Обогнать обезьяну: ген, который мешал бегать
Фото Arco Images G / TASS

Обогнать обезьяну: ген, который мешал бегать

Фото Arco Images G / TASS
Всего одна генетическая поломка привела к тому, что предки человека приобрели способность бегать на большие расстояния и покорили планету

Принято думать, что люди отличаются от животных главным образом своим колоссальным умом. Это отчасти верно, хотя каждый из нас наверняка сталкивался с досадными исключениями. Однако у этого расхожего мнения есть и вторая половина: будто бы наши предки, приобретя интеллект, расплатились за него физическими возможностями организма. Так отличник, увлеченный физикой и математикой, смешит всех на уроках физкультуры. И вот это уже самое настоящее заблуждение: на самом деле во многих физических активностях человеку нет равных в животном мире.

Вот самый простой пример: благодаря устройству плечевого сустава мы умеем бросать предметы — мячи, камни или копья — довольно далеко. Такой способности нет вообще ни у одного живого существа на земле, включая наших ближайших родственников, человекообразных обезьян. Можно предположить, что этот навык помог нашим предкам убить пару мамонтов, не умереть с голода и тем самым проложить себе дорогу в будущее. По крайней мере, копья для метания известны практически всем человеческим культурам, что говорит о важности этого инструмента для нашего выживания.

Но другой пример еще любопытнее. Хотя очень многие животные способны обогнать человека на короткой дистанции, в марафонском забеге мы наверняка завоюем место на пьедестале почета: мало кто из наземных существ способен передвигаться на большие расстояния столь быстро. Очевидно, это дало предкам человека огромное преимущество в охоте: в саванне как хищники (к примеру, гепарды), так и их добыча (копытные) чаще всего полагаются на спринтерские рывки. Первобытные люди действовали по-другому: преследовали добычу до тех пор, пока она не выбивалась из сил. Это стало особенно полезно около 3 млн лет назад, когда перемены климата вызвали превращения тропических лесов в саванну. Именно в это время у гоминид произошли интересные перемены в скелете, приведшие к удлинению ног. Делу помогло также развитие потовых желез и утрата шерсти на теле.

Тем не менее, все эти соображения не слишком удовлетворяли ученых: сказать, что у явления много причин, все равно что признать, что настоящая причина не найдена.

Когда на рубеже тысячелетий появились первые данные расшифровки геномов, исследователи — и среди них доктор Аджит Варки из университета Калифорнии в Сан-Диего — сразу обратили внимание на одно интересное отличие человека от шимпанзе. У человека оказался испорченным ген по имени СМАН. Этот ген отвечает за синтез сиаловой кислоты — вещества, локализующегося на поверхности клеток. Человеческий организм не может самостоятельно вырабатывать это вещество; между тем оно, как выяснилось, обеспечивает нашим родственникам-обезьянам устойчивость к малярии. Но раз такой важный ген был утрачен нами в ходе эволюции — точнее, именно испорченный его вариант закрепился в популяции — очевидно, его утрата имела и какие-то положительные стороны. Выяснением этого вопроса и занялся доктор Аджит Варки и его коллеги.

Из опытов на мышах следовало, что ген СМАН может иметь какое-то отношение к двигательной функции. Чтобы выяснить, в чем тут дело, калифорнийские исследователи вывели линию мышей, у которых активная мышиная версия гена была заменена человеческой, неактивной. Такие мыши, естественно, были неспособны синтезировать сиаловую кислоту. Но у них было и еще одно свойство: когда их помещали на беговой тренажер, «очеловеченные» мыши пробегали расстояние, на 20% большее, чем обычные. При этом они еще и бежали в среднем на 12% быстрее.

Последующий анализ показал, что у мышей-марафонцев с человеческим СМАН в мышцах была гораздо более разветвленная сеть капиллярных сосудов. Такие мышцы, даже будучи отделены от мышиного тела, продолжали сокращаться заметно дольше. Показано также, что мышцы мышей с человеческой версией гена значительно эффективнее усваивали кислород. Пока нет ответа лишь на один вопрос: как во всей этой истории участвует сиаловая кислота. Однако ответ на него, очевидно, со временем будет найден.

Результаты своей работы исследователи изложили в статье, где, конечно, обсудили эволюционный аспект своих результатов. Проанализировав генетические последовательности разных версий гена СМАН, в том числе и дефектной человеческой, ученые пришли к выводу, что инактивация гена произошла около 2 млн лет назад. Это существенно раньше, чем в ископаемых скелетах начали появляться удлиненные конечности, но в целом такая датировка имеет смысл. Вполне вероятно, что именно эта мутация стала важнейшим шагом к тому, чтобы наши предки стали марафонцами. Можно также обсуждать гипотезу, что именно способность к быстрому передвижению на длинные дистанции позволила нашим предкам в один прекрасный день двинуться в поход на завоевание четырех континентов. Нашим нынешним доминирующим положением в биосфере мы, возможно, обязаны и этому факту (хотя помощь разума тоже, видимо, пришлась как нельзя кстати).

Кроме более глубокого понимания собственной эволюции, эта работа несет и большой практический смысл. Знание генетических и биохимических деталей регуляции развития мышц и питающих их кровеносных сосудов в будущем, возможно, приведет к тому, что род человеческий вздумает слегка улучшить данные ему от природы спортивные задатки. Подобные цели сегодня считаются неэтичными, но главный аргумент — как раз возможность непредвиденных последствий из-за недостатка знаний, а именно увеличением объема знаний ученые сейчас и заняты. С другой стороны, в менее отдаленной перспективе эти знания могут помочь в борьбе с заболеваниями двигательной системы.

Наконец, есть и третий, эмоциональный аспект: поняв, что не только разум, но и физические возможности сделали нас людьми, кто-то может решить наконец-то встать с дивана и совершить небольшую тренировочную пробежку. Это, конечно, не слишком большая победа для человечества, но огромный шаг для одного человека.

Новости партнеров