Дягтерев Н. Генная инженерия. Спасение или гибель человечества?

ОГЛАВЛЕНИЕ

Часть 3. ПОРА РАЗМНОЖАТЬСЯ ДЕЛЕНИЕМ!

Партеногенез, или По методу амебы

Бесспорно, что человеку для продолжения рода необходимо наличие половых партнеров. Другим млекопитающим, птицам, большинству рептилий, земноводных и рыб – тоже. Но не все эти животные так привередливы. Некоторые могут размножаться и более простым способом – при помощи партеногенеза, когда самец не принимает участие в процессе воспроизводства. Это еще один вариант клонирования, когда идентичные клоны появляются вообще без переноса «мужской» генетической информации. Делением размножаются амебы, инфузории, бактерии и прочие примитивные организмы. Так очень часто размножаются растения, давая отводки. Они создают крохотную собственную копию, клон. Из одного взрослого экземпляра растения можно получить много его копий. Все копии несут тот же набор генов, что и растение-родитель. Так поддерживается жизнеспособность у низших беспозвоночных: и дождевой червь, и гидра не умрут, если их разрезать на несколько частей. Каждая часть «дорастит» свое тело до полного организма, точной копии той самой разрезанной особи. При партеногенезе тоже происходит простое деление яйцеклетки и образование эмбриона без участия в этом деле самца. В результате на свет появляются только самки. Партеногенез известен у насекомых, ящериц и прочих холоднокровных видов.
Например, каждому человеку известно, что в пчелином улье существует матка, которая дает потомство, состоящее из множества рабочих пчел. Матка пчелы великолепно обходится без самца и производит себе подобных. Советский генетик Лус обнаружил, что при помощи партеногенеза размножаются двуточечные божьи коровки – их к этому вынуждает внедрившаяся в цитоплазму симбиотическая бактерия. Эта бактерия передается при делении яйцеклеток, и результат ее деятельности таков: из яиц выходят только самочки божьих коровок, а самцы погибают. Известны разные типы отклонений от нормального полового размножения: цитоплазматическая несовместимость, феминизация, партеногенез и андроцид. При цитоплазматической несовместимости результативно спариваться могут только особи, несущие в себе бактерию-паразита. При феминизации формируется партеногенетические популяции на этапе зародыша: все яйца развиваются в женские особи. Иными словами, происходит изменение пола. Партеногенезом размножаются бессамцовые популяции. Английские исследователи воспроизвели наблюдения Луса и выяснили, что двуточечных коровок вынуждают к партеногенезу бактерии риккетсии, близкие родственницы которых вызывают у людей такое тяжелое заболевание, как сыпной тиф. А на других насекомых паразитирует бактерия вольхабия, она применяет для ликвидации самцов андроцид. Как бы то ни было, в результате такой регуляции полов образуются бессам-цовые популяции. Такой процесс характерен не только для насекомых.
Зоолог Даревский описал партеногенетических скальных ящериц на Кавказе. От других своих сородичей эти ящерицы отличаются тем, что в одном и том же виде встречаются и популяции, размножающиеся обычным способом, и однополые. Внешне их очень трудно отличить от двуполых ящериц. Проанализировав состав их белков, структуру ДНК и хромосом, зоологи сделали вывод: эти ящерицы – результат скрещивания между близкими видами. Мутации привели к возникновению аномалии развития, при которой яйцеклетки могут развиваться без оплодотворения. То есть все дети от партеногенетического размножения – самочки, и все они приносят потомство женского пола. В результате количество способных к такому типу размножения самок постоянно растет. Очевидно, секрет такого перехода на партеногенез кроется в том, что у обычных двуполых ящериц половина самцов бесплодна. Самки из однополых популяций могут скрещиваться с обычными самцами, давать потомство (оно составляет от десяти до двадцати процентов в смешанной популяции), но у детей-гибридов самки полностью стерильны, а плодовитость самцов снижена. Размножаются ли эти самцы, ученым неизвестно. Основной прирост обеспечивают однополые популяции самок.
Но самое удивительное, что партеногенез используется иногда и более сложными позвоночными. Выяснилось, что потенциальную способность к партеногенезу имеют и клетки животных, в природе размножающихся исключительно половым путем. Ученым из Института репродуктивной медицины и генетики в Лос-Анджелесе удалось добиться деления неполовых клеток взрослых мышей и преобразовать их в нейроны. В Институте развития клеточной технологии (штат Массачусетс, США) удалось вынудить к партеногенезу человеческие клетки. Хосе Сибелли и его коллеги из компании ACT применили на экспериментальных яйцеклетках двадцати восьми макак химический препарат, способствующий партеногенетическому делению. В результате эксперимента четыре яйцеклетки стали развиваться и образовали эмбрионы. Так удалось доказать, что при особых условиях и яйцеклетки млекопитающих, в том числе и человека, способны образовать жизнеспособные эмбрионы без оплодотворения.
Может быть, существующие легенды о непорочном зачатии основаны на реальных фактах – к такому выводу подводят эти последние научные изыскания. Хорошо известно, что при стрессовых ситуациях, под влиянием высоких температур и в других экстремальных ситуациях яйцеклетка может начать делиться, даже если она и не оплодотворена. Для этого женщине достаточно быть предрасположенной к партеногенезу. Тогда ее яйцеклетка способна начать деление после посещения дамой парилки. Обычно процесс останавливается сам по себе на раннем этапе. Тогда и происходит то, что называют «непорочным зачатием». Обычная яйцеклетка вдруг производит свою копию, имеющую те же двадцать три женские хромосомы, потом обе клетки сливаются в единую зиготу с положенным набором из сорока шести хромосом. Из этой клетки и формируется эмбрион. А так как он получает только два материнских хромосомных вклада, то и образуется в результате зародыш женского пола. В свете последних исследований считается, что яйцеклетку к этому вынуждает та же самая бактерия вольхабия, которая паразитирует и в цитоплазме насекомых.
Всего известно шестнадцать зафиксированных случаев партеногенеза – в Европе (в том числе и в нашей стране) и в Африке. Вольхабия способствует не только партеногенезу, но и изменению пола эмбриона. По не уточненным пока сведениям, именно экстремальные ситуации вынуждают ее включить механизм деления яйцеклетки.
В медицине описан случай француженки Анук Дидье. Эта девушка не имела никаких половых контактов с мужчинами, однако оказалась беременной. Она родила младенца женского пола. Результаты исследований показали, что бактерия вольхабия, обнаруженная в ее организме, способствовала началу деления яйцеклетки. И ребенок Анук Дидье родился действительно в результате партеногенеза. Наша соотечественница Ольга Сафронова забеременела после страшного стресса: в автомобильной аварии погибли ее родители. И у девушки тоже не было никаких сексуальных контактов. Правда, врачи не исключают, что сперма могла попасть в матку вполне естественным путем – достаточно посидеть на полотенце, которым вытирался после бани мужчина, или каким-то иным, но тоже вполне бытовым, образом.
Однако существует и такое (правда, очень редкое) явление, как наличие у мальчика только женского набора хромосом. Это противоречит теории партеногенеза, по которой возможно рождение одних лишь девочек.
Вот пример. У мальчика, о котором пойдет речь, при всех «правильных» половых признаках тем не менее «женские хромосомы», а ко всему прочему после обследований оказалось, что ребенок во всем (кроме пола) – копия своей матери. В некоторых органах ребенка были обнаружены и «мужские» хромосомы. Это поставило генетиков в тупик. Исследователи говорят: «Мы предполагаем, что оплодотворение произошло, когда яйцо уже начало свое патогенетическое развитие. Яйцеклетка успела разделиться на две части, и произошло оплодотворение одной из ее частей. Дальше обе продолжали делиться, как если бы все происходило нормальным образом. На каком-то этапе стали вычленяться органы зародыша. И в одни попал нормальный, мужской набор хромосом, а в другие – только женский. Возможно, между частями клетки шло своего рода соревнование, в результате чего кожа оказалась обычной, а кровь – нет. Как такой ребенок мог родиться и выжить – для нас пока загадка».
Но то, что партеногенез возможен и у человека, дает надежду. На самом деле – это подарок тем, кто так сильно возражает против механического клонирования. Ведь партеногенез, хоть и является по существу клонированием, происходит без пересадки ядра в другую клетку, значит, инструментального вторжения в клетку не происходит. Метод партеногенеза дает превосходный шанс выращивать необходимые клетки и избежать отторжения тканей при трансплантации. В перспективе эта технология может найти применение при лечении различных заболеваний и последствий травм, например болезни Паркинсона (при ней поражаются вырабатывающие дофамин клетки мозга), болезней сердца, диабета.

Может ли партеногенез дать стимул эволюции?

Тут стоит задать вопрос: если низшие организмы размножаются делением, то почему же при создании высших природа перешла к другому, более сложному типу размножения – половому? Ведь при партеногенезе для создания нового организма не требуется особых ухищрений: клетка делится на две, и обе вполне жизнеспособны. Не нужно никаких дополнительных «вливаний» вроде сперматозоидов. То есть можно обойтись одними женскими особями! Очень разумное, экономичное решение проблемы. Если все животные какого-то вида способны размножаться партеногенезом, то потомство будет давать не пара, а каждое из них. Численность животных вырастет вдвое по сравнению с популяцией, где размножение основано на половом способе. Но самые высокоразвитые животные – млекопитающие – отказались от партеногенеза. Это что – ошибка природы?
На самом деле все не так просто. Лет семь назад биологи из университета в Индиане решили провести компьютерный эксперимент, чтобы ответить на вопрос, почему половое размножение преимущественнее партеногенеза. Стивен Хауэрд и Кэртис Лайвели провели специальные расчеты. В своем виртуальном мире они «поселили» тысячу животных, из которых девятьсот восемьдесят размножались половым путем, а двадцать самок могли рождать детенышей при помощи партеногенеза. То есть им самец был вовсе не нужен. Конечно, если бы они на этом остановились, то «вечно беременные» двадцать самок скоро произвели бы такое количество специфического потомства, что через несколько поколений вся популяция перешла бы на этот тип размножения, как это произошло со скальными ящерицами.
Ученые ввели в свою программу два дополнительных фактора. Во-первых, их мир был населен еще и множеством бактерий и вирусов (как в реальной жизни), способных быстро размножаться и мутировать. Во-вторых, животные тоже были подвержены мутациям (и не всегда положительным). Эти мутации были незначительными и неявно выраженными (все как в жизни). Что же из этого вышло?
Сначала партеногенетическое потомство стало быстро вытеснять потомство двуполых животных. За тридцать поколений количество размножающихся партеногенезом самок достигло девяноста пяти процентов от всех особей. На двуполых животных приходились лишь жалкие пять процентов, но…
Тут-то и началось самое интересное. Многочисленное потомство доминирующих самок стало стремительно сокращаться. Началась эпидемия. В ней были виновны те вирусы, которые первоначально не оказывали большего влияния на здоровье популяции. Посмотрим, почему это произошло. Как помните, у нас было двадцать «нетипичных» самок. Каждая из них на протяжении жизни породила огромное количество идентичных самой себе дочерей, эти дочери – своих дочерей, и так далее. То есть вся популяция через тридцать поколений состояла из точных копий двадцати самок, повторяющих их генетический код до последнего знака. Поэтому вирусам не составило труда «взломать» двадцать кодовых ключей, чтобы привести популяцию на грань катастрофы. Если вирус поражал какую-то одну из двадцати генетических моделей и становился для нее смертельным, то автоматически из строя выбывало все потомство, имеющее в прародительницах эту самку. Так поочередно «из игры» вышли все правнучки партеногенетических самок.
Вся беда этих доминирующих в популяции животных состояла в том, что они при рождении получали «стандартный» набор генов. У них не возникало случайного соединения генов, как это бывает при половом размножении, где в создании потомства задействованы сразу два пакета хромосом! Вирусам было сложно справиться с неизвестным генетическим кодом, в каждом случае – разным.
За время эксперимента численность виртуальных животных сократилась в пять раз. Но они не были истреблены полностью, поэтому эпидемия окончилась. Самки стали стремительно восстанавливать свою численность. Вроде бы прекрасно. Пережили одну эпидемию, переживем и другую. При партеногенезе добиться восстановления оптимальной численности можно достаточно быстро. Но, кроме вирусов, эту популяцию преследовал другой бич – мутации. Незаметные на первых порах негативные мутации постепенно набрали силу. За тридцать поколений таких мутаций накопилось вполне достаточно, чтобы убить однополых животных. У немногочисленных двуполых собратьев мутации не оказывали такого губительного действия. Ведь ни один из потомков этих животных не повторял своих родителей полностью, значит, наряду с негативными мутациями были и позитивные, улучшающие сопротивляемость животных к опасностям внешнего мира. А при мутациях у однополых «копии» оказывались слабее и хуже «самки-матрицы».
Ученые проигрывали ситуацию с разными темпами мутаций и разным количеством вредоносных паразитов. Результат оставался одним и тем же. Если мутаций и паразитов оказывалось слишком много, популяция однополых животных вымирала через семьдесят пять поколений, если мало – через двести – двести пятьдесят. Но все равно самки, способные размножаться только при помощи партеногенеза, приводили свой мир к катастрофе. Зато их двуполые родственники выживали. И увеличивали численность, несмотря ни на эпидемии, ни на мутации.
Конечно, это искусственно смоделированный мир и искусственно созданная ситуация. Но все равно мы получаем ответ на наш вопрос: почему природа, в конце концов, отказалась от партеногенеза у высших животных. Мельчайшие наши соседи по планете, вирусы и бактерии, намного агрессивнее и устойчивее, чем высокоорганизованные звери и птицы. Человек и животные не смогли бы противостоять их натиску, если бы размножались «копированием». «Эволюционного будущего за клонированием нет, – говорит директор Республиканского центра репродукции человека Минздрава России Андрей Акопян. – Сама природа в принципе избегает этого механизма. Вероятность появления идентичного потомства даже у одной пары равна одной трехсотмиллионной. Почему? Да потому, что клонирование угрожает главному двигателю эволюции – генетическому разнообразию. Генотип любого человека состоит из комбинации генов его родителей, и именно эта высокая комбинаторика позволяет виду сопротивляться окружающей среде – выживать. Половое размножение – главный человеческий феномен, шедевр биологической эволюции. Ведь те виды, которые размножались неполовым путем – амебы, гидры, – законсервировались на той стадии, на которой находились двести миллионов лет назад. К слову, если бы клонирование появилось во времена первобытных людей, человечество до сих пор не продвинулось бы дальше каменного топора». Партеногенез – аналог клонирования. Вот почему природа отказалась от партеногенеза.

Андрогенез и ошибки репродукции

Невозможным и нежелательным оказался и такой тип размножения, при котором эмбрион формируется из двух наборов мужских хромосом, – андрогенез. Сейчас объясню, поскольку для многих андрогенез – явление из области фантастики.
Обычно эмбрион формируется при слиянии двух половых клеток, имеющих по половинному набору хромосом – двадцать три хромосомы у мужской клетки (сперматозоида) и ровно столько же – у женской (яйцеклетки). Когда ядра этих клеток сливаются, создается новая клетка – эмбриональная с набором из сорока шести хромосом. Количество этих клеток у мужчин к моменту половой зрелости достигает почти миллиарда. У женщин же процесс деления яйцеклеток (мейоз) складывается так. Все они к моменту рождения получают около четырех тысяч половых клеток, которые находятся в «спящем режиме», то есть процесс их размножения и деления заблокирован. К моменту половой зрелости большая часть этих клеток погибает. Остаются триста – четыреста клеток, каждая из которых раз в месяц достигает зрелости и готова дать жизнь, если ее найдет мужская половая клетка. Тогда выделяется ее ядро с половинным набором хромосом, клетки сливаются, и развивается эмбрион. Такова биологическая картина, которую вы можете найти в любом учебнике. Но на самом деле часто все происходит по неправильному сценарию.
Половые клетки могут иметь дефекты при образовании, они совершают ошибки при слиянии, образованные ими зиготы оказываются нежизнеспособными. Меньше десяти процентов зигот способны развиваться правильно. Неправильные зиготы погибают. Обычно зиготы с самыми большими ошибками гибнут уже в начале, а менее ошибочные – по мере развития. Среди этих ошибочных зигот часть нежизнеспособна из-за мутаций хромосом, а часть – из-за того, что образуются зародыши, имеющие не два, а три набора хромосом. Их принято называть триплоидами. Один набор хромосом у такого эмбриона – от матери и два – от отца. Такая картина складывается, когда в яйцеклетку одновременно проникают два сперматозоида. Триплоидные зародыши нежизнеспособны из-за множества генетических ошибок.
А в начале восьмидесятых годов внезапно выяснилось, что возможен такой сценарий оплодотворения, когда сливаются два сперматозоида. Конечно, эмбрион в этом случае не формируется, происходит только злокачественное разрастание клеток зародыша. В медицине это явление называется пузырным заносом. Это такие образования в виде грозди винограда, которые находятся в матке взамен эмбриона. По статистике, до трех процентов зачатий идут в виде пузырного заноса. По сути, это вариант андрогенеза, который в природе известен у некоторых видов насекомых. Наш российский генетик Астауров применил андрогенез для селекции тутового шелкопряда, методом андрогенеза были получены некоторые новые растения. Но об андрогенезе у человека ученые даже и не предполагали. Тем более что объяснить, что же происходит в дефектной клетке, не могут до сих пор. Понятно только, что ядро яйцеклетки с женским набором хромосом погибает. Если бы удалось естественным путем сформировать организм, удалив только женский набор хромосом, мы получили бы удачный исход андрогенеза. Иначе – это тоже клонирование, но клонирование мужской особи!
Кое-какие интересные сведения о частичном андрогенезе известны. Это рождение особого типа близнецов. В этом случае в яйцеклетку проникают два сперматозоида, один сливается с ядром яйцеклетки, а второй – с дочерней клеткой, образованной в результате второго деления. Близнецы будут нести по отцовской линии ген бесплодия. Возможен и вариант диспермии, когда образуются химеры. Да, это то самое, о чем предупреждают противники клонирования. Больше всего они боятся создания химер. Химеры – это организмы, собранные при клонировании из разных генов. При естественном же процессе химеризации они образуются слиянием двух развивающихся зигот (только на ранней стадии). Могут слиться однополые зиготы, а могут разнополые. Тогда образуются эмбрионы, наделенные чертами мужчин и женщин, – гермафродиты. Два пола в одном теле. Как правило, бесплодном.
Но в целом природа мудра, у большинства людей воспроизводство идет по правильному сценарию.

Почему у нас два пола?

Бояться, что наш биологический вид может сменить «искусственный человек», вовсе бессмысленно. Тем более что мы, люди, в коей-то мере тоже искусственные, если верить преданиям…
Порой мы созерцаем свое собственное тело, и у нас не возникает ни капли сомнения, кого мы собой представляем: мужчину или женщину. Но легкость, с какой достигается половое освидетельствование, оказывается, сопровождала человека далеко не всегда. Во многих древних культурах имеются странные указания на то, что когда-то, очень давно, наши предки были… мужчиной и женщиной одновременно!
У Платона читаем: «Прежде были люди трех полов, а не двух, как нынче, третий пол сочетал в себе качества и мужчин, и женщин одновременно; от него сохранилось имя, ставшее бранным, – андрогин, хотя сам он исчез. Страшные своей силой и мощью, люди эти питали великие замыслы и посягали даже на власть богов; они пытались совершить восхождение на небо, чтобы напасть на небожителей. И тут Зевс нашел способ сохранить людей и положить конец их буйству. Он разрезал их пополам, и тогда они стали слабее и полезнее для бога, потому что их число увеличилось. Когда тела этих людей были рассечены пополам, каждая половинка с вожделением устремилась к другой своей половине, они обнимались, сплетались и, страстно желая срастись, умирали от голода и вообще от бездействия, потому что ничего не хотели делать порознь… Итак, каждый из нас – это половина человека. Мужчины, представляющие собой одну из частей того двуполого существа, которое называлось андрогином, охочи до женщин, а женщины такого же происхождения – до мужчин…»
Подобные воззрения на происхождение современного человека бытовали у многих народов, населявших в древности нашу Землю. Например, в западно-суданских легендах присутствует мотив о неразделенных, двуполых предках, потомками которых являются люди. У индейского племени ленгуа в Парагвае сохранилось такое предание: бог в форме крылатого жука создал мужчину и женщину в одном теле. Они жили как сиамские близнецы, но в один прекрасный день захотели иметь потомство и стали просить бога дать им такую возможность. Бог удовлетворил их желание и разделил их. После этого мужчина и женщина стали родоначальниками всего человечества. Известное библейское сказание о создании Евы из ребра Адама, а также их последующем грехопадении имеет нечто общее с этим рассказом. Как нам понять все эти легенды?
Представление древних авторов о том, что наши предки были двуполыми существами, вполне может быть обосновано данными современной эмбриологии. Мужские половые органы формируются у зародыша снаружи тела (пенис и яички), а женские – внутри организма в виде влагалища и яичников. Они чисто морфологически повторяют друг друга и развиваются из одних и тех же зародышевых половых клеток. У шестинедельного эмбриона присутствуют в зачатке обе половые системы – мужская и женская. У девятимесячного плода мужского пола матке соответствует мужская предстательная железа, которая имеет в себе рудимент матки, то есть «мужскую маточку», яички соответствуют яичникам, причем последние у женского пола имеют рудименты мужских семявыводящих канальцев. Семенные пузырьки соответствуют маточным трубам, а клитор представляет собой неразвитый член. Соски у мужчин также можно отнести к неразвитым рудиментам женского организма. Известны случаи гинекомастии, когда у мужчин молочные железы развиваются, как у женщин. Они строятся по типу настоящих молочных желез и способны производить материнское молоко, а не являются простым скоплением жира.
Такие заболевания могут возникать в любом возрасте. Так же в любом возрасте у женщин может возникнуть вирилизм, который характеризуется появлением мужских черт в строении тела и психике. Женщины, подверженные этому заболеванию, приобретают типично мужскую мускулатуру и скелетную основу: узкий таз и широкие плечи, у них изменяется отложение жира на бедрах, атрофируются молочные железы, снижается тембр голоса, начинают расти волосы на лице, клитор гипертрофируется, иногда достигая размеров полового члена. Изменяется также строение других половых органов. В некоторых случаях заболевших трудно отличить от мужчин после внешнего осмотра. О способности организма человека изменять пол на противоположный известно давно. Нередко операции по изменению пола фактически завершают уже начавшийся в организме процесс половой трансформации.
Американские социологи выявили, что предпочтительное влечение гермафродиты испытывают именно к своему собственному «третьему» полу, если представителя такого им, конечно, удастся встретить. Как знать, если бы тема «двуполости» была не столь табуирована в обществе, а «двуполые» не находились бы под гнетом идеологии «однополых», то они могли бы, пожалуй, расширить число своих представителей. По непроверенным данным, у истинных гермафродитов также рождаются гермафродиты. В той же Америке существует общественная организация, которая борется за их права, и состоит она в большинстве своем из самих гермафродитов. И у нас гермафродитом может стать любой, «доразвив» в себе неразвитые органы и системы или прикинувшись таковым. Несмотря на то что гермафродитизм считается патологией, надо все же признать, что все мы несем в своих телах и душах некое второе начало, противоположное нашей собственной природе. По преданиям, как уже говорилось, оба начала мы позаимствовали у своих далеких предков. Вопрос сводится вот к чему: стоит ли нам сегодня восполнить утраченное хотя бы в мыслях или оставить все как есть?
Это было лирическое отступление. Теперь же вернемся к основной теме.
Если бы мы воспроизводили себе подобных естественным клонированием – партеногенезом или (удачным) андрогенезом, – все равно большой радости это бы не принесло.
Приведу статью академика Международной академии информатизации ООН Льва Мельникова, опубликованную пару лет назад в газете «Тайная власть».
«Человеческие существа могут появляться на свет без естественных родителей, – писал врач, астролог и алхимик Парацельс (1495–1541) в трактате „De Natura Rerum“. – Другими словами, существа эти могут вырасти, не будучи выношенными и рожденными женским организмом, – посредством мастерства искусного алхимика».
Так возникло научное направление, предполагавшее возможность создания человека внеполовым путем. Позднее этот метод получения людей назовут «in vitro», то есть «из пробирки».
Согласно Парацельсу, мужскую сперму необходимо было запечатать в бутыль и поместить на сорок дней в лошадиный навоз. Далее требовалось искусство алхимика и мага: только они могли «намагнетизировать» субстанцию и заставить ее ожить и двигаться. Через сорок дней органическое содержимое бутыли приобретает форму и черты человеческого существа. Если питать это существо еще в течение последующих сорока недель некой «тайной человеческой жизненной силой», вырастает человеческое дитя, неотличимое от рожденного женщиной.
Мы называем такое существо гомункулом, и его можно вырастить и воспитать, как и любого другого ребенка, пока оно не станет старше, не приобретет разум и интеллект и не будет в состоянии само заботиться о себе. Существует легенда, согласно которой Парацельс выращивал гомункулов, за что и был подвергнут преследованиям.
Большинство ученых полностью отрицают такую возможность. Однако есть некоторые исторические факты, заставляющие предположить, что в некоторых случаях подобные опыты приводили к успеху. В 1775 году граф фон Кюфштейн в Тироле произвел на свет некие существа, которые назвал «духами». Ассистент упомянутого графа оставил дневники, из которых следовало, что в результате алхимических экспериментов было получено десять человеческих сущностей в запечатанных бутылях. «Духи» плавали в этих огромных бутылях и были размером около двадцати трех сантиметров. В дальнейшем существа выросли приблизительно до тридцати пяти сантиметров, у них обнаружились вторичные половые признаки (бороды у мужчин). Граф кормил эти существа раз в три или четыре дня каким-то веществом в виде шариков размером с горошину, раз в неделю менял воду в бутылях на чистую дождевую. На воздухе «духи» теряли сознание. Эти «джинны в бутылях» использовались во время масонских заседаний для прорицаний. Предсказания эти обычно подтверждались, что засвидетельствовано масонскими рукописями и книгами, на которые ссылается, например, немецкий врач Франц Гартман, оставивший нам жизнеописание Парацельса.
История эта закончилась печально: один из гомункулов погиб, когда бутыль случайно разбилась; второй сбежал из своей бутыли, но был пойман и водворен на место. А их создатель, уничтожив гомункулов, занялся отмаливанием грехов и спасением души. Остались свидетели этого эксперимента – хорошо известные в истории личности того времени. По их показаниям, гомункулы обладали видимыми и осязаемыми телами, говорили и действовали как люди. Если приведенные в записях сведения верны, то этот случай остается, возможно, нераскрытой тайной успешных поисков искусственного создания человека или человекоподобного существа».
А теперь вспомните эксперимент в виртуальной реальности. И здесь ни о какой эволюции вида речи идти не может! Производство копий не создает улучшенного потомства. Оно создает ухудшенное потомство. Ведь улучшения признаков не происходит. Эволюция же требует, чтобы все живые организмы (и люди тоже) реагировали на малейшие отклонения во внешней среде. Например, при постоянном повышении температуры воздуха меняются требования к густоте шерсти у животных. Конечно, изменения происходят медленно, но в результате наибольший стимул для выживания получают те виды, у которых «одежда соответствует погоде». Так же для разных способов добычи питания формируются зубы и носоглотка. Сравните сами слона, тигра и зайца. Все видовые признаки складывались на протяжении миллионов лет. Если говорить о человеке, то расовые признаки сложились когда-то тоже в соответствии со средой обитания. Природа убирала то, что мешает выживанию, и сохраняла то, что помогает выжить. А передача этих особых черт возможна только при половом размножении.
И тут нам с вами нужно обратиться к тому предмету, с которым и работают генетики, – к ее величеству молекуле ДНК, к геному. Именно здесь, в цепочке ДНК, записана вся наследственная информация. Сама молекула представляет собой спираль из двух цепочек дезоксирибонуклеиновой кислоты. Когда-то думали, что она имеет очень сложное строение, но оказалось, что цепочка собрана из четырех «блоков» нуклеиновых оснований – аденина, гуанина, цитозина и тимина. Эти блоки чередуются в различной последовательности и хранят всю информацию о наследственных признаках. Вся эта информация упакована в специальные «пакеты» – хромосомы. Каждый кусочек хромосомы несет свой генетический признак. Причем, кроме «работающей» информации (например, голубоглазый блондин скандинавского типа высокого телосложения с хорошо развитой грудной клеткой и слабой кровеносной системой, не обремененный интеллектом, ко весьма плодовитый), хромосомы несут и «тайную» информацию, которая не была реализована при создании этого человеческого экземпляра (прабабка монголоидного типа, склонность к ожирению, близорукость и т. п.). Хромосомы есть в каждой клетке, кроме эритроцитов, их у нас сорок шесть штук (или двадцать три пары). Только половые клетки содержат половинный набор хромосом (двадцать три штуки). И для этого исключения есть все основания. Двадцать две пары хромосом идентичны У мужчин и женщин (разве что отличаются конкретными признаками наследственности), а двадцать третья половинка хромосомы у мужчин записывается буквой Y, а у женщин буквой X. Эта пара отвечает за половые признаки. Если при слиянии образуется пара XX – рождается девочка, если XY – рождается мальчик. Но в любом случае при половом размножении часть генов ребенок получает от матери, часть от отца. И – выяснилось – даже отправленные «в подвал» за ненадобностью однажды сформированные генетические признаки в нужный момент (при изменении экологической среды или условий общественной жизни) могут проявиться у отдаленных потомков. Точно так же в «подполье» уходят те признаки, которые сегодня оказываются невостребованными. Существует целый список генов, которые при благоприятных условиях стараются включиться в генетический код ребенка. Эти гены называются доминантными. Но существует точно такой же длинный список генов, которые наследуются, только если оба родителя являются их носителями. Один из таких признаков, например, альбинизм. А есть признаки, которые до поры до времени себя не проявляют. Они неожиданно «вылезают» у потомства. Например, рождается ребенок с шестью пальцами на ноге. Известно, что три поколения назад в роду матери был такой дефект, отмечен он и в роду у отца. И хотя оба родителя пятипалы, эмбрион получает генетическую информацию, в соответствии с которой и строит свое тело.
Вместе с хромосомными пакетами мы наследуем не только внешность, черты характера, уровень интеллекта. Мы наследуем устойчивость иммунной системы, предрасположенность к болезням. А от этого зависит сама возможность выжить в постоянно меняющемся мире. Не умей зайчик быстро бегать и не передавай он эту информацию по наследству, давно бы уже не было длинноухих. Впрочем, не было бы и бегающих за зайцами лисиц… Только удачная перекомбинация генетического материала родителей приводит к видовому разнообразию.
Ученые открыли, что хромосомы женского пакета поддерживают стабильность системы, они новых признаков не дают. А ответственность за видоизменение и закрепление благоприятных мутаций несут хромосомы мужского пакета. Недаром В. Геодакян, занимающийся проблемой воспроизводства и наследования мутационных признаков, писал, что для получения потомства в стаде из ста животных достаточно иметь одного быка-производителя. Но для получения телят с более разнообразными наследственными признаками необходимо иметь пятьдесят быков и пятьдесят коров. Естественно, при этом количество потомства уменьшается вдвое, не улучшается и качество. А вот чтобы улучшилось качество, необходимо часть быков не допускать к размножению. Это делается самой природой. Она не позволяет давать потомство слабым или больным животным. Сильные просто не допускают их к своим самкам.

Суперсамка и суперсамец

Природа сама отбирает для воспроизводства животных с лучшими качествами. Для самки это – способность производить достаточное количество потомства и сохранение всех признаков потомства без изменения, а для самца – улучшение потомства привнесением новых, требующихся для лучшего выживания признаков. Исходя из этого, можно сказать, что самкам требуется лучше адаптироваться к внешним условиям, а самцам – создавать мутации внутри своего генетического аппарата. Самец не запрограммирован на адаптацию, он запрограммирован на выработку новых полезных свойств. Если он с этой задачей не справляется, он просто выбывает из игры – погибает или оказывается неконкурентоспособным.
Именно в силу этой причины женская половина человеческого общества дольше живет, легче переносит болезни, лучше адаптируется в периоды стихийных бедствий или войн. Среди женщин меньше значимых личностей, но женский коллектив гораздо стабильнее. У мужчин – работает другая программа! – климат в коллективе гораздо горячее, мужчины упрямы, они индивидуалисты. Но именно в расчете на индивидуализм, поиск, авантюрность, мутации и был создан второй пол, не дающий женским сообществам превратить мир в тихое болото. Вспомните, каких женщин ценили мужчины во все времена – хорошую хозяйку, хорошую мать, хорошую (то есть верную) жену. Женщина в мужском понимании необходима, чтобы создавать мужчине стабильность в изменчивом мире. А какие мужские достоинства ценят женщины? Силу, ловкость, смелость, ум. То есть те, что и дают мужчинам возможность добавлять в генетическую мозаику новые гены, й даже если созданный каким-то мужчиной признак окажется невостребованным сегодня, он все равно не исчезнет, его будут переносить потомки, его будут улучшать и развивать другие мужчины в роду, и в конце концов любое ценное качество найдет место в узоре жизни.
Найдет, хотя сам создатель нового признака может прожить очень короткую жизнь.
Исследователи из Медицинского центра университета Чикаго выяснили, что генетические мутации (стимул эволюционного развития) происходят у мужчин в пять раз чаще, чем у женщин. «Мутация – источник изменений, – говорит профессор из Чикаго Вен-Хсиунг Ли. – Ваши предки и мои предки накопили различные мутации, которые являются одной из причин, почему вы и я выглядим различно».

Как самка выбирает отца своим детям

И в человеческом обществе, и в стае зверей, и у рептилий, и у насекомых самки отбирают для себя только таких партнеров, которые «соответствуют» определенным критериям. Тут главное не ошибиться. У самок, в отличие от самцов, образуется лишь одна яйцеклетка, готовая к оплодотворению, а у самцов миллионы шустрых сперматозоидов. К тому же не самец, а самка будет вынашивать детенышей, ей предстоит их кормить, ухаживать за ними. Слишком много труда вкладывает самка в свое потомство. Поэтому будущего отца своим отпрыскам выбирает она. Хотя человек давно уже не часть природы, но, по большому счету, не мужчина выбирает для себя жену, а женщина приглядывается и (на интуитивном уровне) производит отбор кандидатов.
В природе выбор претендента зависит от многих внешних причин: широте рассеяния популяции, наличия хищников, запасов корма, количества самцов и т. п. Самки оценивают их здоровье, благосостояние и прочие достоинства. Поэтому у многих видов самцы вынуждены вступать в ритуальные бои, демонстрируя невестам силу, ловкость, красоту, наличие гнезда или норы и прочие достоинства и удобства. Известно, что при прочих равных возможностях самки выбирают тех самцов, которые способны «ошеломить» их органы чувств своим внешним видом. Некоторые птицы на протяжении тысячелетий так совершенствовали свои внешние данные, что самцы в период брачных игр выглядят как новогодняя елка. У древесных лягушек самка предпочитает из множества кандидатов самца с наиболее громким и выразительным кваканьем. Аквариумные рыбки гуппи выбирают в отцы своим детишкам самого яркого и пышнохвостого самца.
Ученые задали себе вопрос: а почему обычно некрасивая самочка правит балом? По какому признаку она отметает брачные предложения? Что ее толкает выбрать определенного самца? Я уже упомянул, что выбор самок основан на традиции. Эти традиции отбора самцов складывались очень долгое время. По традиции самец должен быть способным создать партнерше условия для выхаживания детенышей, он должен обеспечивать будущую семью едой, он должен привлекать внимание силой, здоровым видом или каким-то иным преимуществом, которого нет у других конкурентов. То есть выбор самок основан на генетическом превосходстве. Но ведь генетическое превосходство трудно определить «на глазок»! Как с этим анализом на достоинства справляются неразумные животные?
Очень просто. Самцы красуются перед самками, напрашиваются на стычки, показывают свою исключительность, демонстрируя смелость, ловкость, силу. Подмечено, что в стайке, где нет самок, самцы не отваживаются выступать против хищников, не ходят в разведку на вражескую территорию. Но стоит им только оказаться по соседству с самками, сразу же начинается «козыряние». Отваживаются на него только те самцы, которые уверены в своей силе и ловкости. Слабый самец не станет играть в опасные игры с хищником. Он знает свои возможности. Он не настолько генетически хорош, чтобы безнаказанно дразнить хищника, и выбирает жизнь взамен размножения. А сильные самцы получают в награду за мужество дом и семью.
Если вы думаете, что к человеку этот принцип отбора отношения не имеет, то заблуждаетесь. Женщины точно так же интуитивно поощряют «самых-самых» мужчин. Недаром, наверно, столько анекдотов сложено про непреходящую женскую привязанность к военным. Гораздо чаще, чем высоколобых интеллектуалов со сколиозом и преждевременной лысиной, женщины выбирают мужчин физически развитых (то есть высоких, широкоплечих, сильных, ведущих здоровый образ жизни). Это по интуиции. По расчету выбирают мужчин, способных обеспечить будущую семью, создать все условия для комфортной жизни (но это совсем не означает, что дети в семье будут нести генетический код отца: нередко заботу о семье проявляет супруг, а генетическим отцом является более молодой и сильный соперник). Так было в первобытном обществе, так (по предпочтению) происходило бы и все время, если бы не одно «но». Выбор по предпочтению был в человеческой среде заменен принуждением, когда мужчины, используя вес в обществе, узаконили насильственные браки.
Сейчас объясню, почему это было плохо и к чему привело. Выбор партнера у женщин обусловлен «захватом» недостающих мужских генов. Выяснилось, что «нужные гены» вызывают целый комплекс приятных ощущений: идет реакция на особый, притягательный мужской запах, на цвет глаз или волос, на стиль поведения. Классифицировать эти ощущения очень трудно, поскольку многие из сигналов остаются за границей внимания. Но будьте спокойны: нужные гены сообщают партнерам, подходят ли они друг другу. Та самая безотчетная тяга людей друг к другу и показывает, что у них полная генетическая совместимость, и ребенок, рожденный в таком браке, будет «хорошим потомством». Однако на протяжении веков практиковалась выдача девушек замуж без учета их желаний. В результате дети оказывались наделенными меньшими генетическими достоинствами. И хотя сейчас в основном снова практикуется свобода выбора при замужестве, успели произойти какие-то мутации, несущие наследственные заболевания.
Мы постоянно говорим о нарушении экологического баланса, но забываем, что нарушен и генетический баланс. И немало этому способствовала практика насильственного брака. Вот вам и основная причина «вырождения генофонда», о чем с тревогой говорят многие специалисты. Ничто не проходит бесследно. Проведенная на человечестве селекция аукнулась в наши дни.

Половой естественный отбор

Некоторые виды живых существ используют самца только для одной цели – получение потомства. После совершения этого акта самки просто поедают своих мужей. И поедание самца заложено в программу поведения самки! Паучиха, например, откусывает голову своему благоверному в самый ответственный момент. Не лучше ведут себя скорпионы и богомолы. Словом, мавр сделал свое дело… Именно насекомые, наиболее богатые видовыми изменениями, развивают качества вида, истребляя выполнивших свой долг самцов. И в этом нет гуманности или негуманности. Это явление иного порядка. Для того чтобы вид мог успешно конкурировать в будущем, он должен совершенствоваться. Самец только один раз может передать свои гены. Так регулируется более быстрая и четкая передача новых качеств. Ведь съеденный самец в каком-то смысле был лучшим из нескольких: он смог найти себе самку для спаривания.
У более высоко организованных животных самка не посягает на жизнь самца, но выбирает из десятка претендентов именного такого, который выделяется своими достоинствами. Впрочем, не всегда побеждает самый сильный или самый ловкий самец. Природа дала шанс и тем, кто не отличается мощными мышцами и быстрой реакцией. У наших родственничков-приматов победителем часто оказывается наиболее хитрый противник. Впрочем, в животном мире хитрость – синоним человеческой смекалки. Если вспомнить наши сказки, так победителем в них выходит тоже не богатырь с мышцами Шварценеггера и не луноликий красавец вроде Филиппа Киркорова, а ушлый веселый малый, чутко реагирующий на любую ситуацию. Перечтите хоть одну, и убедитесь сами.
В половом естественном отборе побеждает тот, кто умеет создавать новые качества и находится в активном состоянии. Движение – это жизнь. На генетическом уровне это тоже полная истина. Побеждает только тот, кто постоянно к чему-то движется, меняется, разрушает стереотип, создает собственное «новое».
Именно поэтому природа и выбрала для динамического развития видов борьбу за место под солнцем как лучший метод регулирования качества потомства. Иначе мир населяли бы одни женщины. И их дочери. И дочери дочерей…

Ген управляет эволюцией

Можно сказать, эволюцией управляет невидимый глазом ген. Именно он ведет нас вперед. Именно от Y-хромосомы зависит, будет ли новое существо вести человеческий род по дороге перемен. Интуитивно все мы радуемся рождению мальчиков. И правильно. Мальчик – это будущее. Девочка – стабильность.
Когда ученые столкнулись с загадкой Y-хромосомы, они долго недоумевали. Ведь эта хромосома несет только половой признак! Оказалось – не только. В эту странную хромосому «впрессовано» много вроде бы посторонней информации. «В ней нет ничего интересного, не так ли? Просто несколько генов, кодирующих сперму», – говорят генетики. Однако Y-хромосома оказалась шкатулкой с сюрпризом. Чем больше ее изучали, тем больше приходилось переосмысливать процессы эволюции.
Выяснилось, например, что всего триста миллионов лет тому назад никакой Y-хромосомы не было (было две Х-хромосомы, и половые признаки формировались в зависимости от температурного режима окружающей среды). Аналогичные процессы до сих пор происходят у рептилий. При наборе из двух Х-хромосом партеногенез был явлением обычным и традиционным. Но на смену холоднокровным пришли теплокровные животные – мир вступил на новый виток эволюции. И однажды у какого-то теплокровного существа (у кого – доподлинно неизвестно) в результате положительной мутации появился ген, создавший Y-хромосому, носительницу мужского пути развития. Потом новорожденный ген заблокировал возможность замещения крошки Y аллелями Х-хромосом. Так первобытный мир разделился на самок и самцов.
Теперь достаточно проследить мутационные сдвиги в Y-хромосоме любого мужчины, чтобы понять, от какого общего генетического «дедушки» он произошел. Например, выяснилось, что постоянно враждующие между собой палестинцы и евреи – потомки единого предка и около восьми тысяч лет назад были одним народом. А предки современного человечества родом из черной Африки. Изучение этой мужской хромосомы показало, что «Ева» на восемьдесят четыре тысячи лет старше «Адама».
У женщин мужской хромосоме соответствует «женская» генетическая информация, которая передается от матери к дочери. Эта информация записана в так называемой митохондриальной ДНК (митохондрии – специальные энергетические образования в клетках, клеточные электростанции). По данным генетики, «Еве» около ста сорока пяти тысяч лет, а «Адаму» – чуть больше шестидесяти тысяч. У многих людей, далеких от науки, после этого сообщения в прессе возникло недоумение. Как же это? Значит, Ева не современница Адама? И они вовсе не родители Авеля и Каина? Когда ученые говорят о возрасте «Евы» и «Адама», они вовсе не имеют в виду библейских персонажей. Старшинство «Евы» показывает лишь, что сто сорок пять тысяч лет назад в результате мутации возникла m-ДНК, передающая «женскую» информацию от матери к дочери (время матриархата, время главенства женщины, когда передаваемые признаки контролировались по женской линии). А через восемьдесят четыре тысячи лет мутации породили Y-хромосому, и «мужская» информация пошла по новому каналу (шаг к патриархату, времени главенства мужчин).
По последним данным, мы действительно произошли от единой праматери. В журнале Science генетики Хенрик Кэссман и Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии Макса Планка опубликовали статью о своих исследованиях ДНК людей и шимпанзе. Результаты исследований таковы: если шимпанзе имеют достаточно много разных предков, то люди произошли от очень ограниченного числа сородичей. А это означает, что в эволюции человека принимало участие гораздо меньшее количество начальных пар (может быть, даже одна), чем у приматов. Вывод сделан на основании исследования гена Xq 13.3, расположенного на Х-хромосомах людей и шимпанзе. Шимпанзе генетически разнятся между собой гораздо больше, чем люди. Общеизвестно, что чем больше разница, тем больше разных предков вносили свои гены в общий геном. Это показывает, что генофонд «братьев меньших» гораздо богаче человеческого. Их гены сильнее отличаются друг от друга, чем гены людей двух разных рас – к примеру, европейцев и африканцев, африканцев и монголоидов, монголоидов и аборигенов Австралии. Кстати, показатель меньшей вариабельности генов человека свидетельствует еще и о том, что для этого биологического вида характерна большая стабильность, более консервативное закрепление положительных мутаций.
Но вернемся к Y-хромосоме. Именно по ее милости сохраняются «некорректные» гены при копировании. При образовании яйцеклетки и сперматозоида части парных хромосом меняются местами, поврежденные участки ДНК отбраковываются, и создается нацеленная на стабильность модель. Но Y-хромосома не занимается проверкой на некорректность, она продолжает переносить весь материал, который накопился: и полезные приобретения, и мусор, и разрушительную информацию. В этом есть свой шарм: мужская хромосома имеет в запасе «дополнительный аргумент», который используется в случае необходимости. Она замечательна еще тем, что не отвергает так называемые «прыгающие гены». Это такие гены, которые не любят сидеть на своем месте и с легкостью путешествуют по всему геному. Они вторгаются на чужие территории, пытаются «прихватить» соседние гены, создают новые союзы и разрушают уже существующие. Транспозоны (таково их научное имя) – странные образования, однако именно им мы обязаны позитивными мутациями. Так вот, в нормальных хромосомах неукоренившиеся транспозоны периодически выкидываются вон и уничтожаются. Но стоит им попасть в мужскую хромосому, там они и остаются, там им позволено делать все, что пожелают, – и они именно этим и занимаются. Транспозоны в Y-хромосоме соединяют и разъединяют гены, образуют новые признаки и новые последовательности. Именно это постоянное чередование нового и старого создает толчок для эволюции вида.
Например, транспозонный ген DAZ, вторгшийся в мужскую хромосому, отвечает за выработку сперматозоидов и формирование зародыша мужского пола. Если этот ген поврежден или неправильно откопирован, возникает мужское бесплодие. Судя по всему, этот ген любит передаваться по наследству. Результат его работы – огромное количество случаев наследственной невозможности семяобразования. Плохой подарок мужчинам? Плохой. Но Y-хромосома дарит и выгодные мутации. Сейчас среди специалистов принята гипотеза, что благодаря некому гену-транспозону у людей возникла речь. Этот ген речи был в 1909 году обнаружен в Y-хромосоме. Интересно, что в таком виде он имеется только у человека. У высших обезьян аналог этого гена расположен в Х-хромосоме. Выявлена и прямая связь гена речи с самыми важными событиями в эволюции человека. Около трех миллионов лет назад ген речи способствовал резкому увеличению объема мозга, а около ста двадцати – двухсот тысяч лет назад ген был модифицирован, и тогда же у людей появилось абстрактное мышление и символьная передача информации.
Иметь теории – это хорошо. Но понять суть процесса пока не удается до конца. Прислушаемся к словам одного из главных исследователей Y-хромосомы Нейла Афера: «Y-хромосома потеряла большинство своих генов в процессе эволюции. Вопрос в следующем: почему процветают все оставшиеся? Они, должно быть, выполняют некую неуловимую, непонятную для нас функцию. Вероятно, для выяснения этой функции нужно исследовать связь генетических маркеров, позволяющих проследить родословную человека с разницей в его способностях». Проще говоря, все люди братья, но один брат умный, а другой – дурак. Мы – потомки умного брата?
В целом, благодаря особому положению человека во внешнем мире, его эволюция с древнейших времен оказалась направленной на усовершенствование не видовых признаков и качеств, а изменчивой внешней среды. Так что верны слова забытого нынешним поколением Энгельса: обезьяна стала человеком, обработав камень и превратив его в орудие труда и оружие. Тут необходимо дополнение: эта обезьяна не только взяла камень, она еще и отделила себя от окружающего мира и стала улучшать этот мир, примерно так же, как на биологической основе улучшает популяцию выгодный ген. В основном генетические преобразования сохраняли благоприятные качества, необходимые для этого процесса, – ум, рабочие навыки, абстрактное мышление. Предки человека не могли стать лучше более сильных и ловких видов, поэтому они просто «подогнали» мир под себя: стали строить укрытия от хищников, возделывать поля, чтобы не зависеть от природы, одеваться, чтобы переживать холода, образовывать семьи, чтобы проще следить за потомством, и т. п.
Весь ученый мир издавна уверен, что человечество родилось на жарких просторах африканской саванны. Там люди начали ходить прямо, взяли в руки орудия труда и «отрастили» большие мозги. Хотя есть среди палеоантропологов и те, кто не верит в эту аксиому. Профессор Филип Тобайас из Йоханнесбурга пять лет назад заявил: «Выбросьте в окно эту гипотезу с саванной». Потому что человек родом из воды. Физические отличия человека от остальных приматов объясняются тем, что наши предки наполовину жили в воде, а наполовину на суше.
Жизнью в водной среде можно объяснить нашу способность к плаванию и то, что плавать умеют даже новорожденные. Вода научила наших предков держать голову прямо, что помогло освоить ходьбу на двух ногах, а в руки брать различные инструменты. Например, камни с морского берега, чтобы расколоть с их помощью раковину съедобного моллюска, – точно так, как это делают сегодня морские выдры. Еще Харди в свое время отметил, что мы – единственные «голые» приматы, а потеря волосяного покрова характерна для морских млекопитающих. Слой подкожного жира объединяет человека с китообразными и отличает от других приматов. Элейн Морган, из Южного Уэльса, сравнила анатомию, биохимию и физиологию современного человека и других животных. И обнаружила, что человек – самый жирный примат, у него в десять раз больше жировых клеток, чем у земных млекопитающих таких размеров. Только человеческие дети и детеныши китообразных рождаются покрытые жиром. Слой подкожного жира закладывается в последние месяцы развития плода и становится еще толще в первые месяцы жизни. Он сохраняет тепло и способствует плавучести. И крепится, в отличие от подкожного жира большинства млекопитающих, прямо к коже – как у дельфинов, тюленей и гиппопотамов.
Морган доказала, что и речь человека развилась именно в результате жизни в воде. Среди животных, живущих на суше, только человек способен произвольно контролировать свое дыхание – как водные млекопитающие. Ни у одного млекопитающего, живущего на суше, гортань не опущена так низко, как у нас. Эта черта полезна не только для говорения, но и позволяет забирать большое количество воздуха во время плавания.
Но и эти доводы не убедили научный мир. Потому что все доказательства эволюции человека, собранные в семидесятых – восьмидесятых годах прошлого века, поддерживали «теорию саванны». Окаменелости находили на сухих жарких открытых участках в Южной Африке и долине Рифт. Однако никто не задумался над тем, что нынешние саванны в прошлом могли быть чем-то другим. Когда Тобайас проанализировал окаменевшую пыльцу, собранную с останков гоминида, насчитывавших два миллиона семьсот тысяч лет, оказалось, что она имеет лесное происхождение. На других раскопках стоянок гоминидов в Южной Африке и Эфиопии также нашли растения и животных, характерных для древних лесов. Значит, эти территории тогда были покрыты густыми лесами. И все эти стоянки находились близко к воде. Ведь представители нашего вида не могут долго обходиться без воды, поскольку теряют большое количество жидкости с потом и мочой. Такого в условиях саванны не может себе позволить ни одно существо.
Тобайас считает, что именно вода сыграла решающую роль в отделении человека от шимпанзе. Два миллиона лет назад наши предки выбрали для жительства пляжи. И вели образ жизни амфибий. Большой мозг – главное наше отличие – не мог появиться без участия водной среды (значительный по отношению к массе тела объем мозга характерен для водных млекопитающих – китов, дельфинов). Окаменевшие черепа наших предков показали, что первые три миллиона лет после того, как человек откололся от шимпанзе, его мозг был очень невелик. Но около двух миллионов лет назад он начал расти. А за последние двести тысяч лет сделал резкий скачок и увеличился еще на пятьдесят процентов. Соотношение мозга и общей массы тела человека стало точно таким же, как у дельфина. У животных, живущих в саванне, наблюдается общая тенденция к большой массе тела и маленькому объему мозга. Носорог, например, весит тонну, а его мозг – всего триста пятьдесят граммов.
Размер мозга определяет наличие в организме двух жирных кислот – докосагексеновой и арахидоновой. Первая отвечает за построение мембран нейронов и фоторецепторов, а вторая – за строительство стенок сосудов, без которых большой мозг не сможет работать. В организме они производятся в небольших количествах и очень медленно. Эти кислоты редко встречаются в диете млекопитающих, живущих в саванне. В изобилии они присутствуют только в пищевой цепочке на берегах океанов, рек и озер. Именно морские питательные вещества способствуют росту мозга. Сегодня, если человек не получает с пищей этих двух кислот, его начинают преследовать заболевания коры головного мозга и сосудов. Археологические находки показали, что человек питался дарами моря двести тысяч лет назад, как раз в то время, когда его мозг начал активно увеличиваться. И сто тысяч лет назад, когда Homo Erectus начал понемногу превращаться в Homo Sapiens.
Это лишь одна из точек зрения. Но факт остается фактом: в результате внешней эволюции люди изменили мир по своим меркам. И ощущают себя в безопасности только в таком защищенном мире.

Сортировка генофонда

Если, в отличие от животных, наша генная вариабельность совсем невысока, то… Да, с нарастанием численности населения будут возрастать случаи эпидемий и генетических мутаций. Хотя мы и не являемся клонами, но наш генетический аппарат во много раз проще, чем у обычной мыши! Он примерно такой, как у бактерии, нашей ближайшей родственницы. Так что нам есть над чем задуматься.
Еще век назад природа сама занималась сортировкой жизнеспособного и нежизнеспособного человечества. В 1918 году половина Америки и Европы вымерла от гриппа-испанки, потому что не было антибиотиков, и врачи не могли подавить эпидемию. В середине вполне развитого XIX века множество женщин умирало во время родов. В родах же погибали все нежизнеспособные дети. Таким образом, в генофонд нации не попадали «плохие» гены. Выбраковка проходила жестко и целенаправленно: не можешь справиться с препятствием – уходи. Мы же научились спасать генетически больных детей, мы гордимся тем, что даем жизнь пятимесячным младенцам, которые раньше рассматривались врачами как выкидыши, мы излечиваем такие болезни, как чахотка, чума, холера, тиф. И в результате получаем генетически нестабильное потомство, способное жить лишь при медицинском вмешательстве. Если современного человека оставить на какое-то время в нетронутом цивилизацией мире, если лишить его возможности использовать современные лекарства и средства защиты от насекомых, змей, зверей, то обычный, средний горожанин начала третьего тысячелетия не проживет и месяца. Его организм привык пользоваться услугами таблеток. Без лекарств он не справится с простой простудой.
Об этом стоит задуматься. Скоро ученые точно установят, какой ген отвечает за какой признак. Все гены будут расписаны и изучены. И тогда начнется время искусственного устранения «плохих» генов. По большому счету, это та самая евгеника, которую считают фашистской наукой, забывая, что один из основателей генетики Н. В. Тимофеев-Ресовский был и основателем евгеники. И если мы будем всерьез заниматься клонированием, нам не избежать вмешательства в генный материал. Не избежать хотя бы потому, что состояние здоровья современного человека оставляет желать лучшего, а клонировать клетку с отклонениями в генетическом аппарате – значит передать черты вырождения будущему потомству. Тут-то и придется сортировать гены. Но это нужно делать осторожно и владея не частью информации, а всем знанием. К сожалению, исправление одного гена может привести к нестабильности какого-то участка ДНК и повреждению других генов. Именно в этом, а не в создании любопытным ученым существ-химер, я вижу опасность работы по управлению генами. Если бы все было так просто и легко, как в электротехнике! Заменил поврежденный конденсатор, подпаял диод – и система стала лучше прежней. Но геном не микросхема, а если и какая-то схема, то предназначение частей этой схемы (и прибора в целом) пока неясно.
Однако первые эксперименты по работе с генами уже ведутся. Пока, правда, не на людях, а на приматах. Ученым удалось создать первого генетически измененного примата. Это робкий шаг по лестнице евгеники. Сделал его сотрудник Орегонского регионального центра изучения приматов Энтони Чан, впервые за всю историю человечества «собравший» генетически улучшенную макаку-резуса. Обезьянку, благополучно появившуюся на свет в октябре 2000 года, назвали АНДи, что означает перевернутую аббревиатуру inserted DNA («вставленная ДНК»). Защитники животных могут, конечно, возмутиться: зачем что-то менять в ДНК обезьяны – это же нарушает права животных! И такие голоса, конечно же, сразу зазвучали. Но научная общественность приняла эксперимент с одобрением: ведь Чану удалось то, что вчера еще казалось фантастикой. Сам он, кстати, при проведении опыта не думал об улучшении обезьяньей породы, он решал гораздо более весомую задачу: разобраться в механизме человеческих заболеваний на модели обезьяны (как близкого родича).
«Вставки» генных кусочков ученые делали при помощи вирусов, которые умеют проникать сквозь мембрану клеток. Сначала выделили ген зеленого флуоресцентного белка (из медузы), этот белок способен светиться в темноте, затем поместили копии этого гена в лучшую «иголку» микробиологии и генной инженерии – вирус, а вирус протаранил двести двадцать четыре яйцеклетки макак-резусов, проник в их генетический аппарат и затаился. Готовые для работы яйцеклетки оплодотворили и стали наблюдать. Из ста двадцати шести яйцеклеток, прошедших двойное деление, отобрали сорок наиболее перспективных и ввели их двадцати макакам-самочкам. Только пять из них забеременели и только три успешно доносили суррогатного детеныша. У двух новорожденных макак зеленого гена не обнаружили, он просто не проявился, остался латентным, скрытым. А у АНДи ген медузы оказался встроенным в его собственный генетический аппарат.
Эксперимент с обезьянами показал, что можно производить манипуляции с генами и изменять качества потомства. Это, конечно, прекрасно знают селекционеры, они «тасуют» гены с большим успехом, создавая «невиданных» в природе коз, собак, кошек, коров. Но для появления результатов в их работе требуется много времени, а если научиться «вставлять» или «вырезать» куски ДНК, то можно получать улучшенное потомство в первом поколении. Правда, тут встает другой вопрос: будет ли сохраняться ген в следующем поколении или снова «уйдет» в подполье?
Впрочем, Чана интересует не столько отдаленная перспектива, связанная с наследованием «правильного» гена, а исправление ошибки репродукции в медицинских целях на протяжении жизни пациентов (отдаленные перспективы медицину занимают гораздо меньше – перед врачами стоит задача спасти жизнь здесь и сейчас конкретному больному). Поэтому макакам придется получить в подарок от экспериментаторов гены, отвечающие за болезнь Альцгеймера, рак, наследственную слепоту, шизофрению, болезнь Паркинсона и другие не менее тяжелые недуги. На основе обезьяньей модели опыты по созданию вакцин и методик лечения пойдут гораздо быстрее. Ведь пока врачи по старинке используют для опытов лабораторных крыс, которые настолько далеки по генетическому типу от людей, что нередко созданные с их помощью лекарства оказываются хуже самой болезни. Есть еще одна надежда: обезьяны с генами болезни Альцгеймера и рака простаты должны показать, при каких условиях у людей, имеющих плохую наследственность, болезнь не возникает и что для этого необходимо: особое питание, физические нагрузки или что-то еще.
Конечно, результат эксперимента с использованием вируса – «иголки» нельзя считать удавшимся на сто процентов. Ведь вирус «вставил» зеленый ген самостоятельно и случайным образом. Вероятно, о полном успехе можно будет говорить только тогда, когда именно ученый-генетик будет выбирать то место в хромосоме, куда нужно вставить тот или иной ген. Пока это только перспектива. Предстоит подождать еще два года, прежде чем ученые узнают и другое: передаст ли АНДи свой зеленый ген потомству. Если макаке это удастся, можно говорить о закреплении признака на генетическом уровне и о новых возможностях селекции, а следом за ней и евгеники (никуда не денешься: любое искусственное изменение генетического кода – это евгеника). Ведь если люди научатся работать с ДНК до момента, когда включается «сбойная» программа, многих тяжелых болезней можно будет избежать. При вмешательстве в генетический аппарат будущего ребенка можно устранить такие наследственные заболевания, как рак, атеросклероз, шизофрения. Причем спасти от этих недугов не только самого ребенка, но и всех его потомков. Это великий шаг. Но это шаг по лестнице евгеники. Сам Энтони Чан, крестный папа АНДи, без всякого раздражения замечает: «Когда-нибудь в будущем кто-то другой может попробовать таким образом улучшить людей». А его коллега, ученый из Канады Артур Шеффер добавляет: «Если бы удалось уберечь будущие поколения от тяжких генетических болезней, это сделало бы жизнь нашего вида чуть менее ужасной».

Репликация или контролируемая сборка?

Про клонирование сейчас слышали практически все, но клонирование – только повторение уже существующего. Все самые замечательные мечты человечества о жизни без болезней и старости, быстром и легком избавлении от неизлечимых пока недугов к обычной репликации отношения не имеют. Если вы будете клонировать дефектную клетку без изменений, вы получите на выходе клон с точно такими же проблемами, как у матрицы. К тому же есть опасность, что у клона негативные изменения будут происходить раньше, а последствия окажутся еще более тяжелыми. Так что простое дублирование оригинала – это шаг вперед, но «вперед» с оговорками. Только «выемка» дефектных участков ДНК сможет победить генетические болезни.
Пока мы мало знаем о том, как связаны в геноме отдельные участки, как включаются и выключаются гены, какова их правильная последовательность. К нашему счастью, оказалось, что геном человека не так сложен, как представляли раньше. Это дает надежду, что скоро он будет не просто расшифрован, а еще и осмыслен. И не только осмыслен, а повторен рукотворным путем. То есть мы сможем собирать хромосомы и вставлять их прямо в клетку или вынимать дегенеративные участки ДНК и заменять их здоровыми. Если прежде ученые думали, что после расшифровки генома они смогут «вклеивать» часть здоровой хромосомы вместо испорченного отрезка, то теперь речь идет о другом – о сборке самой хромосомы. Это серьезная заявка.
Хромосома человека, конечно, для сборки сложновата. Поэтому первые эксперименты были проведены с одноклеточным микроорганизмом – микоплазмой.
Микоплазма – правнучка молочнокислых палочек, которые заставляют молоко превращаться в простоквашу или йогурт. У нее, в отличие от «прабабушки», очень короткая хромосома, состоящая всего из пятисот генов, а ее ДНК образуют лишь пятьсот восемьдесят тысяч звеньев нуклеиновых оснований. К тому же она утратила еще и клеточную оболочку, так что работать с ней гораздо проще, чем с полноценной клеткой животных, содержащих гораздо более длинную цепочку ДНК. Микоплазма паразитирует в клетках эпителия мочеполовой системы человека, она легко проникает в клетки и селится в них, хотя вполне может вести и самостоятельный образ жизни.
Именно крохотная микоплазма и стала объектом пристального внимания генетиков. При помощи молекулярных «скальпелей» и «иголок» были проверены все гены кольцевой хромосомы. Ученые вырезали по одному гену из этой цепочки и сшивали оставшуюся часть, конец к концу. Так удалось выяснить, какие гены не очень важны для микоплазмы, а без каких она погибает. Сто пятьдесят генов оказались для этой малютки «необязательными», а выключение любого из трехсот пятидесяти оставшихся убивали микроорганизм. Теперь известно, что эти триста пятьдесят генов являются «костяком» генома бактерии, это те основные гены, на которых базируются и другие, даже высокоорганизованные, организмы.
Естественно, у вас возникнут вопросы: а что это открытие даст? Почему оно считается таким важным? Дело в том, что теперь можно найти те правила, по которым собирается молекула ДНК, можно научиться синтезировать гены и собирать их «по чертежу». Правда, пока не ясен ни принцип работы механизма, который требуется собрать, ни принцип кодировки. Известны только буквы генетического алфавита, дело за малым – научиться складывать их в слова и предложения. Эта задача поставлена перед компьютерами, которые будут просчитывать все варианты сочетания генов, оптимальную генетическую последовательность для выполнения бактерией всех жизненно важных функций – питания, вывода шлаков, размножения и т. п. Потом выберут наиболее устойчивый вариант и создадут искусственную хромосому, которую «вставят» в бактерию. Если эксперимент будет удачным, значит, удастся собрать первую в мире искусственную бактерию. Это будет первый опыт творения жизни человеком.
Сегодня бактерия, завтра кролик, послезавтра – венец природы, Homo Sapiens.

Заключение

ЗАЧЕМ РАСШИФРОВЫВАТЬ ГЕНОМ?

Обещали ученые расшифровать геном человека к началу нового тысячелетия – расшифровали. На пресс-конференций, тут же организованной по этому поводу, главный дешифратор генома Фрэнсис Коллинз сообщил всему заинтригованному миру «десять наиболее удивительных фактов о человеческом геноме», начав с наименее значимого пункта.
10. Гены располагаются в хромосомах достаточно скученно, предпочитая собираться в группы, между которыми могут находиться обширные незанятые области, названные Коллинзом «пустынями» («desert»). Число генов в хромосомах также неодинаково – «рекордсменом» является, к примеру, 19-я хромосома, содержащая генов больше, чем ее «коллеги».
9. Общее количество человеческих генов оказалось значительно меньшим («всего» тридцать тысяч), чем ожидалось первоначально (оценки доходили до ста тысяч). Примерно таким же количеством генов может «похвастаться» горчица. «Скромненько», – заключил Коллинз.
8. Зато на один человеческий ген приходится больше разновидностей белка, чем у примитивных организмов. В то время как у других видов число различных белков приблизительно равно числу генов, у нас они соотносятся примерно 3:1, что, в свою очередь, делает изучение белков следующей стадией исследований.
7. К тому же человеческие белки в сравнении с белками других организмов структурно более сложны. По меткому выражению Коллинза, если белки других организмов – это нож, то «наши» – французский сервиз.
6. Факт, который может несколько перевернуть общественные установки. Более двухсот генов напрямую унаследованы нами от «прапра…бабушки» – бактерии. Стало быть, многие наши недомогания напрямую вызваны… одноклеточными родственниками.
5. Своеобразный «ДНК-спам» – повторяющиеся последовательности нуклеотидов, которые раньше рассматривались как бесполезные, – на поверку может оказаться «черным ящиком» эволюции и поведать исследователям о предыдущих восьмиста миллионах лет «нашего» существования.
4. Значительная часть такого «спама», кучкуясь вокруг зон, богатых генами, как предполагается, может выполнять полезные функции (правда, какие – пока неясно). Средняя длина повторяющейся цепочки составляет двести – триста базовых нуклеотидов – «букв ДНК», что, в общем, может включать достаточно содержательное сообщение.
3. Уровень мутаций у мужчин в два раза превышает аналогичный показатель у представительниц прекрасного пола. Так что своим прогрессом человечество обязано мужчинам (а во всем остальном, похоже, женщины остаются впереди).
2. Все представители рода человеческого на девяносто девять целых и девять десятых процента идентичны по ДНК, что начисто отметает всякий базис для расизма.
И, наконец – оркестр, туш!
1. Человеческий геном поведал нам больше об особенностях человеческой биологии и дал толчок к развитию медицины. С тех пор как была опубликована «рабочая карта» генома, исследователи, занятые в других проектах, выявили почти сорок генов, связанных с заболеваниями. Так что, наряду с площадкой для новых перспективных исследований, проект «Геном» принес и практическую пользу всему человечеству.
К расшифровке генома специалисты стремились с середины семидесятых годов прошлого века, когда были разработаны методы определения нуклеотидной последовательности ДНК.
Первый метод, Максама – Гилберта, состоит в том, что молекулу ДНК разбивают на отдельные локусы (кусочки), потом каждый локус подвергают химическим воздействиям и смотрят, что происходит с нуклеотидной последовательностью. Исходя из результатов теста, делают вывод о порядке расположения нуклеотидов в каждом фрагменте ДНК.
Второй метод, Фреда Сэнгера, заключается в том, что молекулу ДНК подвергают химическому расщеплению на две нити, ее раскручивают и начинают обрабатывать специальными препаратами, на которые нуклеотидная нить дает свой ответ. По поведению нуклеотидов первой нити восстанавливают порядок оснований во второй. Но процесс «сшивания» второй нити до конца не доводят, каждую новую цепочку маркируют и весь материал располагают в виде лесенки.
Наиболее удобным для компьютерной обработки данных оказался метод Сэнгера. На его основе были созданы автоматы-секвенаторы, которые упростили и ускорили определение последовательности нуклеотидной цепи. Если двадцать лет назад расшифровка нуклеотидной нити в тысячу звеньев считалась трудоемкой, то сейчас компьютер проделывает анализ быстрее чем за сутки. Расшифрована последовательность генома человека, многие факты удивляют и озадачивают. Почему количество генов у нас так мало? Почему на почти двухметровой (если раскрутить и вытянуть) ДНК личностному формированию человека отведено меньше двух с половиной сантиметров? Почему на создание такого сложного явления, как индивидуальность, развитие личности, затрачено только в пять раз больше генов, чем на формирование индивидуальных характеристик… мухи? Почему генетический алфавит так прост: только одна десятая процента знаков не имеет аналогов? Неужели эта часть генома и делает нас личностью?
С начала восьмидесятых годов во веем мире стремились к этой знаменательной расшифровке. В Америке ее начинал «папа» ДНК Джеймс Уотсон, а у нас в России академик А. Баев.
В России денег на науку, как всегда, не нашлось. Зато предприимчивому Уотсону удалось убедить президента страны создать национальную программу «Геном человека». Одновременно стартовала и собственная программа компании Celera, которая имела огромные деньги и высокие технологии, подключились фармацевтические фирмы – и процесс, как говорил Горбачев, пошел. Расшифровкой генома занимались в нескольких странах. Поэтому и использовали разные методики секвенирования нуклеотидов. Американцы применяли дробление, то есть «резали» ДНК на крохотные фрагменты и по несколько раз прогоняли по тестам, потом компьютер выстраивал найденную последовательность. Международный консорциум «Проект „Геном человека“ сначала выстраивал карту ДНК, а потом определял законное место каждого фрагмента.
И то, что к расшифровке генома были применены два подхода, очень здорово. Если совпали в основном результаты применения двух совершенно разных методик, то можно уверенно сказать: работа проведена правильно. В итоге получено столько информации, что осмысливать ее придется годы. Но только о пяти процентах длинной ДНК можно сказать уже сейчас, что тут мы хоть что-то осознаем. Особенно загадочны участки ДНК, которые называют «бессмысленными» или «некодирующими». Что это – выбракованные участки или что-то нужное, мусор или клад? Таких «темных» участков нет ни у бактерий, ни у дрожжей, ни у простейших… Но по мере эволюционного роста организмов количество «некодирующих» кусков ДНК возрастает. Что таят эти части? Может быть, это аптечка ДНК, где хранятся запасные части молекулы, чтобы быстро и без проблем латать дефекты? А может быть, здесь лежит тайная информация, которой можно воспользоваться в случае угрозы всему биологическому виду?
Мы открыли странную и непонятную книгу на неведомом языке. Пока мы с трудом можем только назвать буквы, но не можем прочесть ни слова. Я уже не говорю о том, что эти слова нужно связать в предложения, а предложения – в осмысленный рассказ. Многие люди, узнав, что геном принес больше загадок, чем отгадок, удивляются: так зачем же было тогда его расшифровывать? До осуществления программы мы не знали ничего, потому что не начинали исследований. После завершения программы мы не знаем почти ничего. Но эти два «ничего» имеют совершенно разные уровни. До расшифровки генома мы даже не понимали, что, собственно, пытаемся прочесть. После создания сводной карты генома мы овладели ключом к шифру.
Осталось совсем чуть-чуть – правильно его применить.