Хотя шимпанзе и являются нашими ближайшими родственниками, они все же были неизвестны в большинстве стран мира, до тех пор, пока Чарльз Дарвин не писал о них в 1859 году, и они стали популярны. Только недавно было обнаружено много неизвестной до сих пор информации, позволяющей по-другому взглянуть на заблуждения и преувеличения, в изобилии используемые в произведениях художественной литературы. Тем не менее, наше сходство и различия не являются такими, как многие себе их представляют. Изучая наших ближайших родственников, мы можем лучше понять самих себя.
1. Количество видов
Слева - pan troglodytes, справа - pan paniscus
Шимпанзе часто неправильно называют обезьянами, но они на самом деле только относятся к большой семье обезьян, как и мы. Другими яркими представителями приматов являются орангутанги и гориллы. Существует только один вид человека в настоящее время это гомо сапиенс. В прошлом, многие ученые пытались доказать, что существует несколько видов человека, и часто спешат добавить, что они принадлежали к «высшим» видам. Тем не менее, все люди могут производить потомство от себе подобных, и поэтому мы все являемся одним видом. Что касается шимпанзе, на самом деле существует два вида: pan troglodytes, это обыкновенный шимпанзе, и pan paniscus, стройный шимпанзе или бонобо. Эти два вида шимпанзе являются совершенно отдельными видами. Люди и шимпанзе, как виды, произошли от общего предка, возможно от sahelanthropus tchadensis, около пяти или семи миллионов лет назад. От этого предка остались лишь окаменелости.
2. ДНК
Хромосомы человека слева, справа - шимпанзе
Часто говорят, что ДНК человека и шимпанзе совпадает на 99%. Генетическое сравнение непростая задача, в силу характера генной мутации, так что, более точная оценка находится где-то от 85% до 95%. И хотя эта цифра может звучать впечатляюще, уже доказано, что ДНК используется всеми живыми существами для основных клеточных функций. Например, у нас есть около половины той же ДНК, что и у банана, и все же никто не акцентирует внимание на этом факте, чтобы показать насколько человек может быть подобен банану! Таким образом, 95% не говорят так много, как это кажется на первый взгляд. Шимпанзе имеет 48 хромосом, на две больше, чем имеет человек. Считается, что это наследие от предка человека, две пары хромосом сливаются в одну пару. Интересно, что человек имеет наименьшие генетические вариации среди всехживотных, поэтому кровосмешение может вызвать генетические проблемы. Даже два совершенно не связанных между собой человека, как правило, генетически более похожи, чем два брата шимпанзе.
3. Размер мозга
Мозг шимпанзе сверху, снизу - мозг человека
Мозг шимпанзе в среднем имеет объем 370 куб.см. С другой стороны, люди в среднем имеют размер мозга около 1350 куб. см. Однако, мозг и его размер сами по себе не является абсолютным показателем интеллекта. Некоторые лауреаты Нобелевской премии имели объем мозга ниже 900 куб. см., а некоторые - более 2000 куб. см. Структура и организация различных частей мозга является лучшим способом определения интеллекта. Человеческий мозг имеет большую площадь поверхности, поэтому он имеет гораздо больше извилин, чем мозг шимпанзе, а значит, мозг человека имеет большее количество связей между частями мозга. А также относительно большая лобная доля позволяет нам иметь гораздо более развитое абстрактное и логическое мышление.
4. Социальная коммуникабельность
Шимпанзе тратит на общение много времени. Большая часть их общения заключается в уходе друг за другом. Малолетние и молодые шимпанзе часто играют, бегают друг за другом, и щекочут друг друга. Взрослые шимпанзе также часто играют со своим потомством. Проявления внимания включают в себя обнимания и поцелуи, это происходит между шимпанзе любого возраста и пола. Бонобо особенно откровенные, и почти каждое проявление внимания имеет сексуальный подтекст, независимо от пола. Шимпанзе укрепляют дружбу и проводят много времени вместе, ухаживая друг за другом. Люди также тратят на общение примерно такое же время, но мы делаем это чаще вербально, чем физически. Тем не менее, большая часть огромного количества ничего не значащей болтовни, это просто более сложная версия поведения шимпанзе - и служит она немного другим целям, нежели укреплению наших связей. Люди также демонстрируют более тесные отношения через физический контакт - дружественные похлопывания по спине или объятия. Размеры социальной группы приматов точно отражают размеры их мозга. Шимпанзе имеют около 50 близких друзей и знакомых, в то время как у человека их от 150 до 200.
5. Язык и мимика
Шимпанзе имеют сложные системы приветствий и сообщений, которые зависят от социальных статусов общающихся шимпанзе. Они общаются устно, используя различные крики, хрюканье и другую вокализацию. Большая часть их общения, однако, осуществляется с помощью жестов и мимики. Многие выражения из их мимики - удивление, улыбки, умоляющая мимика и мимика утешения - такие же, как у людей. Тем не менее, люди улыбаются, показывая свои зубы, что для шимпанзе и многих других животных является признаком агрессии или опасности. Большая часть человеческого общения осуществляется с помощью вокализации. Люди однозначно имеют более сложные голосовые связки, что позволяет им воспроизводить большой диапазон звуков, но и мешает им пить и дышать одновременно, так как это делает шимпанзе. Кроме того, у людей очень мускулистый язык и губы, что позволяет им производить точные манипуляции с их голосами. Именно поэтому у людей есть заостренный подбородок, в то время как у шимпанзе он покатый - человек имеет большинство губных мышц на нижней челюсти в районе подбородка, а вот шимпанзе не имеет многих из этих мышц, и поэтому им не нужен выступающий подбородок.
6. Питание
Шимпанзе и люди являются всеядными (питаются растениями и мясом). Люди более плотоядны, чем шимпанзе, и имеют более тонкий кишечник для переваривания мяса. Шимпанзе иногда охотятся и убивают других млекопитающих, часто других обезьян, но в остальном шимпанзе довольствуются фруктами, а иногда и насекомыми. Люди гораздо больше зависят от мяса - люди могут получить витамин В12 естественным путем только из продуктов животного происхождения. Основываясь на нашей пищеварительной системе и образе жизни сохранившихся племен, считается, что люди эволюционировали, поедая мясо, по крайней мере, раз в несколько дней. Люди также склонны к приему пищи по расписанию, а не к непрерывному питанию в течение дня, что является характерной чертой других плотоядных. Это может быть связано с тем, что мясо могло быть доступно только после удачной охоты, и поэтому его ели в больших количествах, но нечасто. Шимпанзе будут поедать фрукты в течение всего дня, в то время как большинство людей будут кушать не более чем три раза в день.
7. Секс
Бонобо известны своим сексуальным аппетитом. Обыкновенное шимпанзе может рассердиться или вести себя агрессивно, но бонобо снимают напряжение через сексуальное наслаждение. Они также приветствуют друг друга и показывают свою привязанность друг к другу через сексуальное возбуждение. Обыкновенное шимпанзе не использует секс в качестве развлечения, и спаривание занимает только десять или пятнадцать секунд, часто во время еды или во время других занятий. Дружба и эмоциональные привязанности не имеют никакого отношения, с кем обыкновенный шимпанзе общается, и самки во время течки обычно спариваются с несколькими самцами, которые иногда терпеливо ждут своей очереди друг за другом. Люди испытывают сексуальное удовольствие, как бонобо, однако секс для размножения занимает гораздо больше времени и требует больше усилий, в результате образуются долгосрочные партнерские отношения. В отличие от людей, шимпанзе не имеют представления о сексуальной ревности или соперничестве, так как они не имеют долгосрочных партнеров.
8. Прямохождение
И человек, и шимпанзе являются двуногими существами и могут ходить на двух ногах. Шимпанзе часто делают это, чтобы посмотреть дальше, но предпочитают передвигаться на четвереньках. Люди ходят прямо с детства, и у них развился чашеобразный таз, чтобы поддерживать их внутренние органы. Шимпанзе ходит, наклонившись вперед во время движения, так что таз не поддерживает их органы, и они имеют более широкие бедра. Это делает роды для шимпанзе гораздо легче, чем для человека, у которого чашеобразный таз находится на пути большого родового канала. Человек имеет прямые ноги, пальцы на ноге расположены впереди для удобства хождения, в то время как шимпанзе имеют оттопыренный большой палец на ноге и их ноги больше похожи на руки. Они используют ноги для лазания и ползания боком, по диагонали, или для вращательных движений.
9. Глаза
У людей радужная оболочка глаза белая, в то время как радужная оболочка глаза шимпанзе, как правило, темно-коричневого цвета. Это облегчает задачу увидеть, куда смотрит человек, и существует несколько теорий, почему это так. Это может быть адаптация к более сложной социальной ситуации, когда это выгодно, видеть, на кого смотрят другие, и что они думают при этом. Это может помочь при охоте в полной тишине, где направление глаз имеет очень важное значение для коммуникации. Или это может быть просто генетической мутацией без какой-либо цели - некоторые шимпанзе также имеют белую радужную оболочку глаз. И человек, и шимпанзе могут видеть в цвете, что помогает им выбрать в пищу спелые плоды и растения, имеют бинокулярное зрение, их глаза смотрят в одном направлении. Это помогает видеть в глубину и имеет более важное значение во время охоты, чем глаза на разных сторонах головы, как у кроликов, что помогает им избежать быть пойманными.
10. Орудия труда
На протяжении многих лет считалось, что среди животных только люди используют инструменты. Наблюдения за шимпанзе, проводимые в 1960 году, показали использование заостренных веток для ловли термитов, но с тех пор многое изменилось. И человек, и шимпанзе способны изменить окружающую среду создавая инструменты, чтобы решать ежедневные проблемы. Шимпанзе делают копья, используют камни как молотки и наковальни, измельчают листья для использования в качестве временной губки. Считается, что в результате прямохождения, наши передние конечности значительно более свободны в использовании орудий труда, и мы возвели использование инструментов в искусство. Мы живем в постоянном окружении продуктами наших способностей, и многое из того, что люди считают, делает нас «успешными» уходит своими корнями в наше инструментальное производство.
Дети, которых воспитали животные
10 тайн мира, которые наука, наконец, раскрыла
2500-летняя научная тайна: почему мы зеваем
Чудо-Чина: горох, способный подавлять аппетит на несколько дней
В Бразилии из пациента вытащили живую рыбу больше метра длиной
Экология
Известно, что шимпанзе являются самыми близкими нашими родственниками, живущими сегодня, однако об этом мало кто догадывался, пока Чарльз Дарвин не сделал эту идею популярной в 1859 году, написав свой знаменитый труд "Происхождение видов". Многие из нас до сих пор не знают о том, что же у нас на самом деле общего и чем мы отличаемся. Возможно, больше узнавая о наших ближайших родственниках, мы сможем больше узнать о нас самих?
1) Число видов
Шимпанзе относятся к семейству гоминид , к которому относимся мы сами. Кроме этого, в это семейство также входят орангутанги и гориллы. В настоящее время существует только один вид человека: homo sapiens (человек разумный). Многие ученые спорят над тем, кто из наших далеких предков также относился к людям, однако многие из них убеждают всех, что сами относятся к какому-то "высшему" виду. Люди способны давать фертильное потомство, а значит, мы относимся к одному виду. У шимпанзе на самом деле имеются два вида - обыкновенный шимпанзе (Pan troglodytes ) и карликовый шимпанзе (Pan paniscus ) или бонобо. Эти два вида отличаются друг от друга и не скрещиваются. Человек и оба этих вида шимпанзе произошли от одного общего предка, возможно, сахелантропа , между 5 и 7 миллионами лет назад.
2) ДНК
Вы, возможно, слышали, что ДНК шимпанзе и человека совпадают на 99 процентов. Генетическое сравнение сделать очень сложно из-за свойства генов повторяться и мутировать, поэтому лучше было бы сказать, что у нас от 85 до 95 процентов общих генов. Даже такие цифры кажутся впечатляющими, хотя большая часть ДНК используется, как основа для клеточных функций практически у всех живых организмов на планете. Например, ДНК человека наполовину совпадает с ДНК банана, однако мы вряд ли можем сказать, что похожи на банан. 95 процентов совпадений – тоже не так уж много. У шимпанзе имеется 48 хромосом - на 2 больше, чем у нас. Считается, что это произошло из-за того, что у предка человека две пары хромосом соединились в одну пару. Интересно, что у человека самая маленькая генетическая вариация из всех животных, именно поэтому родственное скрещивание может вызвать множество проблем. Два совершенно не связанных родственными узами человека будут иметь не такую богатую вариацию генов, как два шимпанзе, родившиеся от одних родителей.
3) Размер мозга
Объем мозга шимпанзе в среднем составляет 370 мл, когда как у человека – 1350 мл. Однако размер мозга сам по себе не указывает на умственные способности. Некоторые обладатели Нобелевской премии имели объем мозга от 900 мл до 2000 мл. Структура и организация разных частей мозга лучше определяет уровень интеллекта. Мозг человека имеет более высокую площадь поверхности, и он более извилистый, чем мозг шимпанзе. Сравнительно более крупные фронтальные доли позволяют нам логически рассуждать и мыслить более абстрактно.
4) Социальность
5) Язык и мимика
У шимпанзе сложная система приветствий и коммуникации, которая зависит от социального статуса особи. Они могут общаться вербально, то есть использовать разные звуки – крики, хрюканье, фырканье, вопли, пыхтение и так далее. Многие эти звуки сопровождаются жестами и мимикой. Выражения лица – удивление, ухмылка, мольба, утешение - такие же, как и у нас, людей. Однако люди улыбаются, обнажая зубы, когда как для шимпанзе и других животных – демонстрация зубов – признак агрессии или опасности. Для коммуникации человек больше всего использует вокализацию, то есть речь. У человека имеются уникальные голосовые связки, которые позволяют нам издавать большое разнообразие самых разных звуков, однако мы не можем пить и дышать одновременно, как шимпанзе.
У человека довольно мускулистые язык и губы, что позволяет нам совершать виртуозные манипуляции со звуками. Именно поэтому у нас заостренный подбородок, когда как у шимпанзе он немного срезанный. У шимпанзе не имеется столько мышц лица, сколько имеется у человека.
6) Питание
Человек и шимпанзе – существа всеядные, то сеть мы едим как растения, так и мясо. Однако люди более плотоядны, чем шимпанзе, и наша пищеварительная система развита таким образом, чтобы переваривать достаточно мяса. Шимпанзе иногда убивают и едят других животных, часто обезьян других видов, однако намного чаще предпочитают фрукты и иногда едят насекомых. Люди намного больше зависят от мяса, так как необходимый нам витамин B12 можно получить только из мясных продуктов.
Основываясь на исследованиях пищеварительных систем и образа жизни некоторых древних племен, ученые полагают, что люди приспособились есть мясо по меньшей мере раз в несколько дней. Люди предпочитают принимать пищу в определенное время и не проводят весь день, питаясь - это еще одна особенность плотоядных существ. Это связано с питательными свойствами продукта, а также с тем, что для его получения требуется выйти на охоту.
7) Секс
Бонобо славятся своими сексуальными аппетитами. Обыкновенные шимпанзе могут приходить в ярость и применять силу в некоторых ситуациях, когда как бонобо предпочитают все решать мирным путем через получение сексуального удовольствия. Они также приветствуют друг друга и выражают привязанность с помощью сексуальной стимуляции. Обыкновенные шимпанзе не занимаются сексом ради развлечения, а спаривание у них длится не более 10-15 секунд, при этом они могут есть или делать что-то еще.
Дружба или эмоциональная привязанность не имеют значения в выборе партнеров для спаривания, а самка во время течки обычно спаривается с несколькими партнерами, которые терпеливо ждут своей очереди.
Люди, как известно, испытывают сексуальное удовольствие, как и бонобо, а секс для продолжения рода может длиться довольно долго с приложением больших усилий. Более того, люди часто заводят длительные отношения с партнерами. В отличие от людей, шимпанзе не имеют понятия о том, что такое сексуальная ревность или соперничество, так как они не склонны к длительным отношениями с одним и тем же сексуальным партнером.
8) Строение тела
И люди, и шимпанзе умеют ходить на двух ногах. Шимпанзе становятся на ноги, только если им требуется посмотреть куда-то вдаль, однако обычно передвигаются на четырех ногах. Люди начинают ходить в раннем возрасте и имеют таз в форме чаши, который поддерживает все внутренние органы. Шимпанзе не нужно поддерживать внутренние органы, так как они обычно не ходят на задних ногах. Роды у шимпанзе происходят гораздо проще, чем у человека, так как наш таз находится перпендикулярно родовому пути. Пальцы на ноге человека расположены все с одной стороны, что позволяет отталкиваться во время ходьбы, когда как у шимпанзе большой палец на ноге стоит отдельно, как и на руке, что делает ноги похожими на руки. Шимпанзе использует все конечности для лазания по деревьям или передвижения по земле.
9) Глаза
У людей белые яблоки глаз, которые видны вокруг зрачков, когда как у шимпанзе – темно коричневые. Взглянув на человека, можно понять, куда он смотрит, причем существует несколько теорий о том, зачем это надо. Это может быть адаптацией к более сложным социальным ситуациям, когда нам важно понять направление взгляда другого человека. Это также может помочь человеку во время охоты группами, когда направление глаз является жизненно важной способностью для коммуникации. Либо это всего лишь мутация, не имеющая особой цели - у некоторых шимпанзе также можно заметить белые глазные яблоки.
И люди, и шимпанзе умеют различать цвета, что позволяет выбирать спелые фрукты и растения для питания, а также у нас имеется бинокулярное зрение - то есть глаза смотрят в одном направлении. Это позволяет разглядеть глубину объектов, что очень важно для охоты. Было бы очень неудобно, если бы наши глаза были расположены с двух сторон головы, как у многих животных, которым не нужно охотиться, таким как кролики.
10) Использование орудий труда
Долгие годы считалось, что только человек умеет пользоваться орудиями труда. Однако наблюдения за шимпанзе в 1960-х годах показали, что это не так – обезьяны могли использовать заостренные ветви для ловли термитов. Как человек, так и шимпанзе способны изменить окружающую среду с целью получения предметов – орудий труда - которые помогают решать насущные проблемы.
Шимпанзе умеют изготавливать дротики, использовать камни в качестве молотка и наковальни, сворачивать листья для получения самодельной мочалки. Считается, что когда человек стал прямо ходить, ему понадобилось больше использовать орудия труда, и именно мы стали превращать эти орудия в предметы искусства. Сегодня нас окружают предметы, которые были созданы нами из необходимости.
Очередной генетический эксперимент исследователей Поднебесной вызвал споры в научном сообществе. Специалисты из нескольких исследовательских центров Китая в сотрудничестве с коллегами из США внедрили в геном обезьян человеческую версию гена, отвечающего за рост мозга.
Отмечается, что после модификации эмбрионы макак развивались естественным образом. В результате в лаборатории родилось 11 ГМ-обезьян, но выжили только пять. Каждая из этих особей имела от двух до девяти копий человеческого гена MCPH1.
По словам исследователей, ни у одного из этих животных размер мозга не превышал нормальный, хотя процесс развития этого органа проходил дольше, чем обычно.
МРТ-сканирование головного мозга и анализ срезов тканей показали изменение характера дифференцировки нейронов и задержку созревания нервной системы, которая характерна для людей, пишет информагентство China Daily.
Следует пояснить, что одно из ключевых отличий между людьми и нечеловеческими приматами заключается в том, что нам требуется гораздо больше времени для формирования нейронных сетей во время развития, что значительно удлиняет детство. Судя по всему, та же черта проявилась в данном случае у макак.
Является ли сходство ДНК человека и шимпанзе доказательством в пользу эволюции?
В последние годы составление генетических карт позволило провести детальное сравнение ДНК человека и шимпанзе. Часто высказываются заявления, что сходство ДНК человека и шимпанзе составляет 98 процентов. И это воспринимается как решающий аргумент в пользу наличия общего предка обезьян и человека. Но является ли этот аргумент уместным? Является ли данный факт окончательным подтверждением того, что человек и шимпанзе имеют общего предка? Мы считаем, что эти данные вводят в заблуждение. Фактически, при более тщательном изучении, сравнение генома человека и шимпанзе опровергает положения эволюции.
Во-первых, генетические различия между людьми и шимпанзе составляют больше 2 процентов. Недавние исследования показали, что эта цифра ближе к 5 процентам. Таким образом, аргумент о “более 98 процентов сходства” является преувеличением.
Различия между последовательностями ДНК человека и шимпанзе не распределены случайным образом по всему геному. В большинстве случаев они обнаруживаются в кластерах. В этих конкретных местах геном шимпанзе схож на геном других приматов, в то время как человек выделяется из числа остальных. Ученые часто называют эти кластеры “зонами ускоренного развития человека” (HAR-областями), отталкиваясь от предположения, что геном человека разделяет общего предка с шимпанзе. Эти HAR-области расположены в сегментах ДНК, которые не кодируют гены. И это требует от нас веры в то, что эволюция, тем не менее, случайным образом вызвала столь быстрые изменения там, где они все-таки повлияли на функции организма, что привело к возникновению человека.
Такие случайности делают теорию маловероятной. Но дальше – больше. Некоторые HAR-области находятся в сегментах ДНК, которые на самом деле кодируют гены, и в этом заключается еще один ряд трудностей. Эволюция предсказывает, что люди произошли от общего с шимпанзе предка через естественный отбор, действующий посредством случайных изменений, вызванных мутациями. Однако недавние исследования демонстрируют обратное. HAR-области, которые были найдены в генах, кодирующих белок, продемонстрировали не доказательства мутаций, отобранных с учетом их более полезного фенотипа, а, скорее, прямо противоположное, – что они, на самом деле, были вредными. Они утвердились в популяции не потому, что обеспечивали какие-то физиологические преимущества, а вопреки тому, что были вредными. Такие результаты не имеют смысла в рамках эволюционной парадигмы.
Очевидно, что HAR-области демонстрируют тенденцию, в которой различия, наблюдаемые в ДНК человека (по сравнению с аналогичными видами), как правило, увеличивают содержимое GC-состава конкретной области цепочки ДНК. Эволюционная теория утверждает, что содержимое GC-состава должно оставаться относительно постоянным, поскольку естественный отбор выбирает мутации ДНК, улучшающие белок. Таким образом, если теория эволюции верна, то мы не должны были наблюдать последовательную тенденцию к увеличению содержимого GC-состава.
Эти HAR-области не всегда ограничены лишь частью гена, кодирующего белок, но часто выходят за границы, во фланкирующие последовательности. Это еще раз свидетельствует о том, что различия, отмечаемые в человеческой ДНК, по сути, не являются последствиями естественного отбора, усиливающего белок, который кодируется геном. HAR-области часто имеют тенденцию к группированию в одной части гена, внутри и вокруг одного экзона (а не во всем гене), и они, как правило, коррелируют с мужскими (а не женскими) рекомбинациями. Такие наблюдения также имеют мало смысла в свете эволюции.
В заключение, насколько бы ни были интересными генетические сходства между шимпанзе и человеком, они не являются доказательством дарвинизма. Наличие разумного замысла также может объяснить это. Дизайнеры часто изготовляют различные продукты с использованием идентичных деталей, материалов и механизмов. Общий процент относится к областям нашей ДНК, связанным с белками. Таким образом, имеет больший смысл наличие Создателя природы, использовавшего одни и те же белки для выполнения схожих функций в различных организмах.
Авторские права
При написании данного ответа на сайте частично или полностью использовались материалы сайта gotQuestions? org!
Материалы размещены с разрешения правообладателя.
Владельцы ресурса Библия Онлайн, могут частично или вовсе не разделять мнение данной статьи.
То, что обезьяна – близкий родственник человека, известно уже давно, шимпанзе среди всех обезьян – наш самый близкий родственник. При исследовании ДНК происхождение человека от обезьяноподобных предков вполне подтверждается. Генетические различия на уровне ДНК между людьми составляют в среднем 1 нуклеотид из 1000 (то есть 0.1%), между человеком и шимпанзе - 1 нуклеотид из 100 (т.е. 1%).
По размеру генома человек и высшие приматы не отличаются друг от друга, но отличаются по количеству хромосом - у человека на одну пару меньше. Как было рассказано на прошлых лекциях, у человека 23 пары хромосом, т.е. всего 46. У шимпанзе 48 хромосом, на одну пару больше. В процессе эволюции у предков человека две разных хромосомы приматов объединились в одну. Подобные изменения числа хромосом встречаются и в эволюции других видов. Они могут быть важны для генетической изоляции группы в процессе видообразования, так как в большинстве случаев особи с разным числом хромосом не дают потомства.
Время расхождения (дивергенции) видов, или другими словами, время существования последнего общего предка для двух видов, можно определить несколькими способами. Первый такой: проводят датировку костных останков и определяют, кому эти останки могли принадлежать, когда мог жить общий предок тех или иных видов. Но костных останков предполагаемых предков человека не так много, чтобы можно было с уверенностью восстановить и датировать полную последовательность форм в процессе антропогенеза. Сейчас используют другой способ датировки времени расхождения человека и остальных приматов. Для этого подсчитывают количество мутаций, накопившихся в одних и тех же генах в каждой из ветвей за время их раздельной эволюции. Скорость накопления этих мутаций более менее известна. Скорость накопления мутаций устанавливают по числу различий в ДНК тех видов, для которых известны палеонтологические датировки расхождения видов по костным останкам. Время расхождения человека с шимпанзе по разным оценкам варьирует от 5,4 до 7 млн. лет назад.
Вы уже знаете, что геном человека полностью прочтен (секвенирован). В прошлом году появилось сообщение, что прочтен также геном шимпанзе. Сравнивая геномы человека и шимпанзе, ученые пытаются выявить те гены, которые “делают нас людьми”. Это было бы легко сделать, если бы после разделения ветвей эволюционировали только гены человека, но это не так, шимпанзе тоже развивались, в их генах тоже накапливались мутации. Поэтому, чтобы понять, в какой ветви произошла мутация – у человека или у шимпанзе - приходится сравнивать их еще и с ДНК других видов, гориллы, орангутана, мыши. То есть то, что есть только у шимпанзе и нет например у орангутана, это чисто «шимпанзиные» замены нуклеотидов. Таким образом, сравнивая нуклеотидные последовательности разных видов приматов, мы можем выделить те мутации, которые произошли только в линии наших предков. Сейчас известно около дюжины генов, которые “делают нас людьми”.
Обнаружены различия между человеком и другими животными по генам обонятельных рецепторов. У человека многие гены обонятельных рецепторов инактивированы. Сам фрагмент ДНК присутствует, но в нем появляются мутации, которые инактивируют этот ген: либо он не транскрибируется, либо он транскрибируется, но с него образуется нефункциональный продукт. Как только прекращается отбор на поддержание функциональности гена, в нем начинают накапливаться мутации, сбивающие рамку считывания, вставляющие стоп-кодоны и т.д. То есть мутации появляются во всех генах, и скорость мутирования примерно постоянная. Удается поддерживать ген функционирующим только за счет того, что мутации, нарушающие важные функции, отбрасываются отбором. Такие инактивированные мутациями гены, которые можно распознать по последовательности нуклеотидов, но накопившие мутации, делающие его неактивным, называются псевдогенами. Всего в геноме млекопитающих около 1000 последовательностей, соответствующих генам обонятельных рецепторов. Из них у мыши 20% псевдогенов, у шимпанзе и макаки инактивирована треть (28-26%), а у человека – более половины (54%) являются псевдогенами.
Псевдогены найдены у человека также среди генов, которые кодируют семейство белков кератинов, входящих в состав волос. Так как волосяной покров у нас меньше, чем у шимпанзе, то понятно, что часть таких генов могла быть инактивирована.
Когда говорят об отличии человека от обезьяны, то в первую очередь выделяют развитие умственных способностей и способность к речи. Найден ген, связанный со способностью говорить. Этот ген выявили, изучая семью с наследственными нарушением речи: неспособностью научиться строить фразы в соответствии с правилами грамматики, сочетавшейся с легкой степенью задержки умственного развития. На слайде представлена родословная этой семьи: кружки – это женщины, квадратики – мужчины, закрашенные фигуры – больные члены семьи. Мутация, ассоциированная с заболеванием, находится в гене FOXP2 (forkhead box P2). У человека достаточно трудно исследовать функции гена, легче это делать у мышей. Используют так называемую технику нокаута. Ген прицельно инактивируют, если знать конкретную последовательность нуклеотидов, то это возможно, после этого у мыши этот ген не работает. У мышей, у которых выключили ген FOXP2 , нарушилось формирование одной из зон мозга в эмбриональный период. Видимо, у человека эта зона связана с освоением речи. Кодирует этот ген фактор транскрипции. Напомним, что на эмбриональной стадии развития факторы транскрипции включают группу генов на тех или иных этапах, которые контролируют превращение клеток в то, во что они должны превратиться.
Чтобы посмотреть, как этот ген эволюционировал, его просеквенировали у разных видов: мыши, макаки, орангутана, гориллы и шимпанзе, после этого сравнили эти последовательности нуклеотидов с человеческой.
Оказалось, что этот ген очень консервативен. Среди всех приматов только у орангутана имелась одна аминокислотная замена, и одна замена у мыши. На слайде у каждой линии видны две цифры, первая показывает число аминокислотных замен, вторая – число так называемых молчащих (синонимических) нуклеотидных замен, чаще всего это замены в третьей позиции кодона, не влияющей на кодируемую аминокислоту. Видно, что молчащие замены накапливаются во всех линиях, то есть мутации в данном локусе не запрещены, если они не ведут к аминокислотным заменам. Это не значит, что не появлялись мутации в белок-кодирующей части, они скорее всего появлялись, но были отсеяны отбором, поэтому мы не можем их зафиксировать. В нижней части рисунка схематично изображена аминокислотная последовательность белка, отмечены места, где произошли две аминокислотные замены человека, которые, видимо, повлияли на функциональные особенности белка FOXP2 .
Если белок эволюционирует с постоянной скоростью (число нуклеотидных замен в единицу времени постоянно), то число замен в ветвях будет пропорционально времени, в течение которого замены накапливались. Время разделения линии грызунов (мыши) и приматов принимается равным 90 млн. лет, время разделения человека и шимпанзе – 5.5 млн лет. Тогда количество замен m, накопившихся суммарно в линии мыши и в линии приматов между точкой разделения с мышью и точкой разделения человека и шимпанзе (см. рисунок), по сравнению с числом замен h в линии человека, должно быть в 31.7 раз больше. Если же в линии человека накопилось больше замен, чем ожидается при постоянной скорости эволюции гена, то говорят об ускорении эволюции. Во сколько раз ускорена эволюция, вычисляют по простой формуле:
A. I.= ( h /5.5) / [ m /(2 x 90 - 5.5)]= 31.7 h / m
Где A.I. (Acceleration Index) – индекс ускорения.
Теперь надо оценить, находится ли отклонение числа замен в линии человека от в пределах случайного, или отклонение достоверно выше ожидаемого. Вероятность того, что в линии человека за 5.5 млн. лет появится 2 аминокислотные замены при том, что вероятность появления замен оценивается по линии мыши как 1/(90+84.6)=1/174.6. При этом используют биноминальное распределение B (h + m , Th/(Th+Tm)), где h - число замен в линии человека, m-число замен в линии мыши: Th=5.5, Tm=174.5.