Человек и шимпанзе имеют более схожих генов. Бог создал человека из обезьяны с помощью генной инженерии? Язык и мимика

Известно, что геномы человека и шимпанзе совпадают на 99%, однако наши нервные системы развиваются совершенно по-разному и страдают от разных проблем в старости. Эти различия мешают ученым использовать приматов для изучения некоторых человеческих болезней и выяснить, как Homo sapiens приобрел способность членораздельно говорить и мыслить.

В последние годы исследователи открыли несколько сотен новых генов, отвечающих за развитие мозга и отличающиеся по местоположению в геномах человека и шимпанзе. Однако им так и не удавалось найти те участки ДНК, которые отвечали за необычайно крупные по сравнению с остальным телом размеры человеческого мозга, а это одна из главных черт, отличающая Homo sapiens от .

И вот теперь генетики из Калифорнийского в Санта-Крузе нашли в человеческой ДНК уникальный ген NOTCH2NL, отвечающий за необыкновенно большие размеры нашего мозга и уникальную структуру коры больших полушарий. Его описание опубликовано в журнале Cell .

«Две главных черты человека – это большие размеры мозга и замедленное развитие нервной системы внутри утробы матери. Теперь нам удалось раскрыть молекулярные механизмы развития и той, и другой особенности Homo sapiens, которые, как оказалось, включаются на самых ранних стадиях развития мозга», – говорит руководитель исследования Дэвид Хаусслер.

Найти NOTCH2NL ученые смогли, изучая структуру разных генов на первой хромосоме человека, удаление которых очень часто приводит к развитию микроцефалии, а удвоение или повреждение – к макроцефалии или тяжелым формам аутизма.

В этом участке генетического кода находится набор генов из семейства NOTCH2, отвечающих за развитие заготовок нейронов и формирование будущих тканей мозга в зародыше млекопитающих. Их структура почти не отличается в ДНК всех приматов, и они, как недавно доказали ученые из России, одинаково работают при развитии зародыша.

Наблюдая за активностью этих участков ДНК в стволовых клетках, Хаусслер и его коллеги заметили одну простую вещь, которую почему-то упустили все остальные научные коллективы. Оказалось, что в человеческих клетках работает «лишний» ген, который отсутствует или не работает в заготовках нейронов шимпанзе, горилл и других приматов.

Опыты на стволовых клетках показали: удаление NOTCH2NL приводит к тому, что заготовки нервных клеток начинают быстрее взрослеть и реже делиться.

«Одна стволовая клетка, участвующая в росте мозга, может дать жизнь двум нейронам или еще одной заготовке и одной нервной клетке. NOTCH2NL заставляет их выбирать второй вариант, что позволило нашему мозгу вырасти в объеме. Как часто происходит в истории эволюции, небольшое изменение в работе стволовых клеток привело к очень большим последствиям», – заключают эксперты.

Изучив структуру гена, специалисты пришли к выводу, что он появился в ДНК наших предков примерно 3–4 млн лет назад в результате серии удачных ошибок при копировании первой хромосомы.

Первая ошибка привела к тому, что один из генов семейства NOTCH2 был частично скопирован и встроен в ДНК первых Homo sapiens. Это превратило его в «мусорный» псевдоген, не игравший никакой роли в работе организма. Вторая ошибка починила его поврежденные части, в результате чего в геноме протолюдей появился новый участок ДНК, радикально поменявший программу развития нервной системы. А в ходе последующей эволюции он был еще несколько раз скопирован.

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

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

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 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

В Бразилии из пациента вытащили живую рыбу больше метра длиной

Неуловимый афганский «олень-вампир»

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.

Идея о сходстве ДНК человека и шимпанзе почти на 100% считается общеизвестной. Цитируемые показатели варьируются в пределах 97%, 98%, или даже 99%, в зависимости от того, кто об этом говорит. На чем же основываются эти заявления и означают ли эти данные, что между людьми и шимпанзе не такая уж и большая разница? Неужели мы просто эволюционировавшие приматы? Следующие принципы помогут в правильном понимании этого вопроса:

Сходство («гомология») не является свидетельством общего предка (как утверждает теория эволюции), а скорее свидетельством общего дизайнера (сотворение). Сравните автомобиль Порш и Фольцваген ‘Жук’. Оба автомобиля оснащены плоским, горизонтально расположенным, с воздушным охлаждением, 4-х цилиндровым двигателем, который находится в задней части автомобиля. У этих двух автомобилей установлены независимые подвески, есть две двери, багажное отделение (багажник), расположенное в передней части, и много других схожих характеристик (‘гомологий’). Почему у этих двух настолько разных автомобилей есть столько общего? Потому что они были разработаны одним и тем же дизайнером! Независимо от того, является ли сходство морфологическим (внешний вид) или биохимическим, оно никак не является свидетельством в пользу эволюции.

Если бы люди полностью отличались от всех остальных живых существ, или вообще каждое живое существо полностью отличалось друг от друга, указывало ли бы это на Создателя? Нет! Согласно человеческой логике мы бы скорее допустили, что, наверное, существует много создателей, а не один. Единство творения является свидетельством существования Единого Истинного Бога, которым было всё сотворено (Римлянам 1:18–23).

Если бы люди полностью отличались от всех других живых форм, как бы мы тогда смогли жить? Если мы едим пищу для того, чтобы наше тело получало необходимые для жизни питательные вещества и энергию, чем бы мы питались, если каждый другой организм, живущий на земле, полностью отличался бы от нас по своему биохимическому составу? Каким бы образом наш организм смог переваривать эти вещества, и как бы мы использовали аминокислоты, сахара и другие компоненты других форм жизни, если бы они отличались от аминокислот, сахаров и других компонентов нашего организма? То есть биохимическое сходство необходимо для того, чтобы мы могли питаться!

Мы знаем, что ДНК, которая находится в клетках, содержит много информации, необходимой для развития нашего организма. Другими словами, если два организма схожи, то их ДНК также будут иметь какое-то сходство. ДНК коровы и кита, двух млекопитающих, должны иметь больше сходств, чем ДНК коровы и бактерии. Если бы это было не так, то роль ДНК как носителя информации в живых организмах, была бы поставлена под сомнение. Точно также люди и приматы имеют много морфологических сходств, поэтому естественно, что их ДНК схожи. Из всех животных шимпанзе наиболее схожи с людьми, и поэтому ДНК шимпанзе имеет много похожего с человеческой ДНК.

Определённые биохимические свойства являются общими для всех живых существ, поэтому существует даже степень схожести между ДНК дрожжей, например, и человеческой ДНК. Так как клетки человеческого организма во многом действуют подобно клеткам дрожжей, то это означает, что у человека и у дрожжей есть сходства в последовательности ДНК. Эти сходства отвечают за генетический код ферментов, которые выполняют такие же функции в обоих типах клеток. Некоторые из таких последовательностей, которые, например, кодируют ГКГ (главный комплекс гистосовместимости) белки, почти идентичны.

Как насчет 97% (или 98% или 99%!) сходства между людьми и шимпанзе? Эти цифры означают не совсем то, о чём утверждается в популярных публикациях (и даже в некоторых приличных научных журналах). ДНК содержит свою информацию в последовательности четырёх химических компонентов, известных как нуклеотиды, аббревиатура C,G,A,T. Группы из трёх нуклеотидов (триплетов) одновременно ‘читаются’ в клетке с помощью сложного трансляционного механизма для того, чтобы установить последовательность 20 разных типов аминокислот для объединения их в белки. Человеческая ДНК имеет, по меньшей мере, 3,000,000,000 нуклеотидов, которые расположены последовательно. ДНК шимпанзе и близко не была определена, чтобы можно было сделать соответствующее сравнение (для этого бы понадобилось много времени - представьте, что вам нужно было бы сравнить две стопки из 1000 больших книг, чтобы найти сходства и различия, предложение за предложением!).

Откуда же тогда взялось это «сходство на 97%»? Основой для появления этих данных стала довольно грубая методика под названием гибридизация ДНК, при которой маленькие кусочки человеческой ДНК разделили на единичные нити и потом соединили в двойные нити (дуплексы) с ДНК шимпанзе. Однако существует много разных причин, почему ДНК скрещивается или нет, и только одна из них – это степень сходства (гомология). Поэтому, эта, отчасти случайная цифра, не используется теми, кто работает в молекулярной гомологии (используются другие параметры, выведенные из формы ‘нисходящей’ кривой). Почему же тогда цифра 97% настолько распространена? Скорее всего, потому, что она служила с определённой целью — внушения эволюционных идей научно необразованным людям.

Интересно, что начальные документы не содержали исходных данных, и читатель вынужден был принять интерпретацию этих данных «на веру». Сарих и соавторы получили исходные данные и использовали их в подробном обсуждении того, какие параметры должны применяться при изучении гомологии. Сарих обнаружил у Сибли и Олквиста большую небрежность в выведения своих данных, а также в их статистическом анализе. Исследуя эти данные, я обнаружил, что даже если не поддавать критике всё остальное, цифра 97% появилась в результате допущения самой главной статистической ошибки - округление двух цифр без принятия во внимание различия в числе наблюдений, вносивших вклад в каждую цифру. При правильном подсчёте это число составляет 96.2%, а не 97%. Так как нет точных повторений в данных, цифры, опубликованные Сибли и Олквистом не вызывают никакого доверия.

Что если молекула ДНК человека и шимпанзе были бы гомологичными даже на 96%? Что бы это означало? Означало бы это, что люди могли ‘эволюционировать’ от общего предка вместе с шимпанзе? Вовсе нет! Было посчитано, что количество информации, которое содержится в 3 миллиардах пар оснований нуклеиновых кислот в ДНК каждой клетки человеческого организма, равно количеству информации, содержащейся в 1000 книг, каждая с размером в энциклопедию. Если люди отличаются «всего» на 4% это всё равно составляет 120 миллионов нуклеотидов, равных приблизительно 12 миллионам слов, или 40 большим книгам информации. Несомненно, что для мутаций (случайных изменений), это препятствие, которое невозможно преодолеть.

Означает ли высокая степень сходства, что две последовательности ДНК имеют то же самое значение или функцию? Нет, не обязательно. Сравните следующие предложения:

Сегодня существует много учёных, которые сомневаются в эволюционной системе взглядов и её атеистических философских выводах.

Сегодня существует немного учёных, которые сомневаются в эволюционной системе взглядов и её атеистически философских выводах.

Эти предложения на 97% схожи, но при этом они несут полностью противоположный смысл! Сильное сходство здесь заключается в том, что большие последовательности ДНК могут включаться или выключаться с помощью относительно маленьких управляющих последовательностей. Данные относительно сходства ДНК означают вовсе не то, что утверждают пропагандисты теории эволюции!

Ссылки и примечания

1. Эволюционист-антрополог Джефри Шварц при Университете в Питцбурге, утверждает, что человек по морфологическим признакам более похож на орангутанга. Acts and Facts , 16(5):5, 1987.
2. Сибли и Олквист, 1987, J. Molec . Evol . (26:99–121).
3. Sarich и соавторы. 1989. Cladistics 5:3–32.
4. Там же
5. Исследования молекулярной гомологии могут быть весьма полезными для креационистов в установления того, какими были первоначально созданные «роды» и что произошло с тех пор, вызвав образования новых видов в пределах каждого «рода». Например, разновидности/виды вьюрков, которые обитают на Галапагосских Остравах, вероятно произошли от первоначальной небольшой группы, которая добралась до островов. Рекомбинация генов и естественный отбор могли быть причиной появления современных разновидностей вьюрков на островах - так же, как и все породы собак, которые существуют в мире, были искусственно выведены из первоначальной дикой собаки. Интересно, что изучения молекулярной гомологии больше всего соответствует Писанию, когда речь идёт о библейских родах, и противоречат главным предсказаниям эволюции относительно взаимосвязи между такими основными группами, как типы и классы.
6. Майкл Дентон Denton, 1985. Evolution: Theory in Crisis. (Burnett Books, London).
7. Диллема Халдейна указывает на проблему для эволюционистов в получении генетических изменений в высших организмах, особенно тех, которые имеют длительное время одного поколения. Из-за цены замещения (смерть непригодных) одного гена другим в популяции, потребовалось бы более 7×1011 лет поколений людей, чтобы заместить 120 миллионов нуклеотидных пар. Другими словами, за 10 миллионов лет (в два раза больше того времени, которое предположительно прошло с тех пор, как жил гипотетический общий предок шимпанзе и человека), произошли бы лишь 1667 замещений, или 0.001% различия. Просто для обезьяноподобных существ было недостаточно времени, чтобы превратиться в человека. И это еще преуменьшает проблему для эволюции, так как в данном расчете допускается совершенная эффективность естественного отбора и игнорируются такие вредные процессы, как инбридинг и дрейф генов, а также проблемы, поставленные плейотропией (когда один ген отвечает более чем за один признак) и полигенией (когда более чем один ген отвечает за один признак). Смотрите Ремайн, The Biotic Message (St. Paul Science, St. Paul, Minnesota, 1993), стр. 215–217.

То и дело, в различных источниках, всплывает миф о том, что "свинья генетически ближе к человеку, чем шимпанзе", и это заблуждение весьма устойчиво.

Отчасти, по причине того, что внутренние органы свиньи весьма неплохо подходят для пересадки человеку. А еще Бернард Вербер подлил масла в огонь со своей гнигой "Отец наших отцов" (но там, надо понимать, фантастика чистой воды).

А вот что думают по этому поводу специалисты-генетики, насколько всё-таки свинья и человек близки генетически?

Владимир Александрович Трифонов: Цифры гомологий генома имеют довольно невысокую ценность, все сильно зависит от того, что мы с чем сравниваем: учитываем ли структурные изменения генома, учитываем ли повторенные последовательности или же речь идет только о заменах в кодирующих областях.

Как сравнительный цитогенетик, я могу сказать, что эволюция кариотипов свиных сопровождалась большим количеством перестроек - даже от общего предка со жвачными и китообразными свиных отделяет 11 разрывов и 9 инверсий, плюс еще в линии свиней после отделения пекариевых произошло 7 слияний и три инверсии. Когда мы строим молекулярные филогении на основе данных секвенирования, то свинья никогда не попадает в родственники человеку, таких данных можно привести множество и они гораздо точнее и надежней, чем общие оценки молекулярных различий. Отличий между геномами свиньи и человека сотни тысяч, поэтому для их оценки используются специальные программы, которые, основываясь на сходстве и различии множества признаков строят филогенетические деревья. Положение на филогенетическом древе как раз и отражает степень сходства или различия между видами.

У филогенетиков есть свои трудности и свои противоречия, но сегодня мало кто сомневается в некоторых базовых идеях. Вот, например, три современные статьи, где филогении строились разными группами (являющимися общепризнанными экспертами в данной области), основываясь на множестве признаков, взятых из последовательностей ДНК:

Conrad A. Matthee et al. Indel evolution of mammalian introns and the utility of non-coding nuclear markers in eutherian phylogenetics. Molecular Phylogenetics and Evolution 42 (2007) 827–837.

Olaf R. P. Bininda-Emonds et al. The delayed rise of present-day mammals. Nature, Vol 446|29 March 2007.

William J. Murphy et al. Using genomic data to unravel the root of the placental mammal phylogeny. Genome Res. 2007 17: 413-421.

Во всех опубликованных филогениях (см., рисунок ниже) свинья прочно занимает свое место среди парнокопытных, а человек "никуда не выскакивает" из отряда приматов, т.е. данные, полученные по анализу разных последовательностей ДНК, одинаково отвечают на этот вопрос, подтверждая в этом вопросе филогении, построенные по морфологическим признакам еще в 19 веке.

Из рисунка видно, что свинья отстоит от человека дальше, чем мышь, кролик и дикобраз. Источник: William J. Murphy et al. Using genomic data to unravel the root of the placental mammal phylogeny. Genome Res. 2007 17: 418.

Михаил Сергеевич Гельфанд: про точный % совпадений ДНК, честно говоря, сходу не скажу, да и не очень понятно, что бы это значило: в генах? в межгенных промежутках? большая часть генома свиньи с человеком просто не выравнивается (в отличие от шимпанзе), там про % совпадений говорить не имеет смысла. В любом случае, свинья от человека дальше, чем мышь. А вот кто близок к свиньям - так это киты (правда, они еще ближе к гиппопотамам).

Вопрос. Константин Задорожный, главный редактор журнала для учителей "Биология" (Украина): В электронной книге уважаемого С. В. Дробышевского "Достающее звено" указано, что вторая хромосома человека образовалась в результате слияния двух хромосом предкового вида, которые у шимпанзе остались неслитыми (эту информацию лично я встречал и ранее, но в популярных изданиях она практически не освещалась). Соответственно, вопрос к кому-нибудь из экспертов. На каком этапе эволюции человека (ранние гоминиды, австралопитеки, ранние хомо и т.д.) произошла эта хромосомная аберрация? Возможно ли это определить?

Ответ. Владимир Александрович Трифонов: с удовольствием отвечу на Ваш вопрос, поскольку слияние хромосом предка шимпанзе и человека (соответствующих хромосомам PTR12 и PTR13 шимпанзе) действительно является последним значительным событием, изменившим кариотип человека.

Начнем с предка человекообразных обезьян - данные сравнительной геномики свидетельствует, что эти два элемента кариотипа были акроцентрическими, и именно в таком неизменном виде они сохранились у орангутана.

Далее у общего предка человека, гориллы и шимпанзе происходит перицентрическая инверсия, превратившая один из этих элементов в субметацентрик (этот элемент соответствует хромосоме PTR13 шимпанзе и хромосоме GGO11 гориллы). Затем у общего предка человека и шимпанзе происходит другая перицентрическая инверсия (в гомологе хромосомы PTR12 шимпанзе), превратившая ее в субметацентрик.

И, наконец, последнее событие уже в линии Homo - слияние двух субметацентриков с образованием хромосомы человека HSA2. Это не робертсоновское слияние (центрическое), а тандемное, при этом центромера PTR12 сохраняет свою функцию, центромера PTR13 инактивируется, а в точке тандемного слияния обнаруживаются предковые теломерные сайты (Ijdo et al., 1991).

По времени образования хромосомы HSA2 человека можно только сказать, что фиксация этой перестройки произошла после расхождения линий человек - шимпанзе, т.е. не раньше, чем 6.3 миллиона лет назад.

Я не думаю, что у человекообразных обезьян повышена частота робертсоновских транслокаций. У них очень консервативные кариотипы, мало меняющиеся на протяжении миллионов лет, за это время в кариотипах видов других таксонов происходили десятки значительных преобразований. Есть данные из клинической цитогенетики, указывающие на частоту 0.1% в мейозе человека (Hamerton et al., 1975). Однако анализ геномов показывает, что такие перестройки не зафиксировались в линии человека.

Вопрос . Алексей (письмо в Редакцию): Возникают вопросы по ходу прочтения лекций по геномике для Физтеха. Не дано определение гену...

Ответ. Светлана Александровна Боринская: Определение гену легко было дать, когда о нем еще не очень много было известно. Например "ген - это единица рекомбинации", или "ген - это участок ДНК, кодирующий белок", "Один ген - один фермент (или белок)", "Один ген - один признак".

Теперь ясно, что дело обстоит сложнее и с рекомбинацией, и с кодированием. Гены имеют разную структуру, порой довольно сложную.Один ген может кодировать много разных белков. Один белок может кодироваться разными фрагментами ДНК, находящимися в геноме на большом расстоянии, продукты которых (РНК или полипептидные цепи) соединяются по мере созревания в один полипептид.

Кроме того, в состав гена входят регуляторные участки. И еще есть гены, не кодирующие белки, а кодирующие только молекулы РНК (кроме всем известных рибосомных РНК это молекулы РНК, входяющие в состав других молекулярных машин, открытые не так давно микроРНК и другие
типы РНК). Поэтому сейчас есть много определений того, что такое ген. Ген - это концепция, которую трудно уложить в одно краткое всеобъемлющее определение.

Ответ С.Б.: Геном - это и есть ДНК. Или полный комплект молекул ДНК организма (в отдельной клетке) = геном.

При этом мы не подразумеваем клетки, в которых в процессе развития происходят перестройки ДНК (такие как клетки иммунной системы у млекопитающих или клетки животных, у которых происходит "диминуция хроматина" - утрата значительной части ДНК в процессе развития).

Ответ С.Б.: Е.coli - самая изученная бактерия, но и для нее до сих пор не для всех генов известны функции. Хотя по нуклеотидной последовательности гена можно "вывести" аминокислотную последовательность белка. Для хорошо изученных бактерий примерно для половины генов известны функции кодируемых ими белков. Для части генов получены экспериментальные подтверждения функций, для части - предсказания делаются на основе сходства структуры белка с другими белками с известными функциями.

Вопрос. Алексей: Правильно ли я понимаю, что количество входящих в ген нуклеотидов для каждого гена различно? Какой-либо закономерности здесь нет.

Ответ С.Б.: Совершенно верно.

Вопрос. Алексей: Могут ли различные гены иметь абсолютно аналогичную последовательность нуклеотидов, но отличаться только местоположением?

Ответ С.Б.: Абсолютно идентичных генов, наверное, все же нет. Но расположенные в разных участках генома гены с очень близкой последовательностью нуклеотидов имеются. Только их называют не "аналогичными", а "гомологичными". Эти гены произошли в результате дупликации предкового гена. Со временем в них накапливаются замены нуклеотидов. И чем ближе к нам время дупликации, тем больше похожи гены. Дупликации генов встречаются у всех организмов - от бактерий до человека.

При этом разные гены у разных людей могут содержаться в разном количестве копий. Количество копий может влиять на активность соответствующих продуктов генов. Например, разное количество генов определенных цитохромов влияет на скорость метаболизма и выведения из организма лекарственных препаратов и, соответственно, рекомендуется применять разные дозы.

Вопрос. Алексей: Также хотелось бы услышать мнение специалистов касательно материалов, предоставляемых Гаряевым (имеется в виду т.н. теория "волнового генома"). Он утверждает что его опыты подтверждаются экспериментально в лабораториях. Так ли это. Что можете сказать на это?

Ответ С.Б.: Вы тоже можете утверждать все, что Вам вздумается. Но научный мир обратит внимание на Ваши утверждения только в том случае, если они будут опубликованы в рецензируемых научных журналах, да еще представлены с описанием деталей эксперимента, позволяющим его повторять.

Г-н Гаряев в научных журналах не публикует свои "открытия", только журналистам рассказывает. Никаких данных о проведенных им "опытах" нет, только его слова. Пусть хотя бы лабораторный журнал покажет с подробной записью условий и результатов экспериментов.