Все новости

Наука и технологии

Редакционный материал

Как приручить человека? Генетики нашли способ

Ген, управляющий ранней стадией развития зародыша, видимо, сыграл важную роль в эволюции человека как приятного в общении цивилизованного существа с тонкими чертами лица и внятной речью

11 декабря 2019 10:45

Фото: Crawford Jolly/Unsplash

Большая группа ученых, в основном из Италии, но также и из других европейских стран, опубликовали в Science статью о гене BAZ1B. Если пока не вдаваться в детали, а сосредоточиться на главном, то эта статья — первое внятное доказательство одной совершенно безумной гипотезы происхождения человека, о которой мы писали здесь пару лет назад. Согласно этой гипотезе, важнейшее событие нашего эволюционного пути на самом глубоком генетическом уровне мало отличается от того, что случилось с курами, свиньями или лошадьми в процессе одомашнивания — только, в отличие от скотины, человек одомашнил себя сам*.

Сейчас мы расскажем эту историю. Сразу надо предупредить, что, если вы хотите быстро узнать самое главное, к вашим услугам небольшие популярные статьи — на английском или на русском, обе можно смело рекомендовать. Мы же сосредоточимся на том, как эта история вписывается в чуть более масштабную картину мира. Что же делать, каким-то занудам и такое тоже интересно.

В предыдущих сериях

Есть такие научные работы, которые можно изложить как триллер, есть артхаусные короткометражки, но вот что касается самоодомашнивания человека — это больше похоже на сериал. Сейчас мы очень кратко напомним, что там было в прошлых сезонах.

1. Беляевские лисы. Плох тот популяризатор, который не писал про опыты советского генетика Дмитрия Беляева в Новосибирске (а хороший про них точно писал). Беляев пытался вывести породу дружелюбных лис, пригодных для разведения в неволе, и вывел. Однако в нагрузку к дружелюбию получил висячие уши, пегий мех и хвост бубликом. С тех пор — а это было в 1950-х — генетики разных стран пытались разобраться, почему никак нельзя отделить одно от другого: быть хорошей доброй лисой, но при этом выглядеть как нормальная лиса с чернобурым мехом и пушистым поленообразным хвостом. Пятнистая окраска селектировалась вместе с дружелюбием и у других зверей — например, мышей (подробнее тут). Все это вместе стало называться «синдром одомашнивания». На самом деле термин появился еще при Дарвине, но именно с Беляева началось систематическое разгадывание этой загадки методами экспериментальной науки.

Академик Дмитрий Беляев с лисами на звероферме экспериментального хозяйства Фото: ИЦиГ СО РАН

2. Эльфы и щенки. Домашние животные отличаются от диких сородичей тем, что они приветливы, общительны и неагрессивны к человеку. При этом в смекалке они нередко уступают дикому зверью (например, волки обычно проходят тесты на сообразительность лучше, чем собаки). По странному совпадению, среди людей тоже есть небольшое меньшинство, заметно отстающее от большинства по интеллекту, но опережающее по дружелюбию и коммуникабельности, — это больные с синдромом Вильямса. Такие дети, кроме того, очень разговорчивы, отличаются большим словарным запасом и имеют характерные черты лица (так называемое «лицо эльфа» — уменьшенный подбородок и большие широко расставленные глаза). 

Ребенок с синдромом Вильямса Фото: WSA

Так вот, оказалось — и мы об этом тоже писали — что самые приветливые собаки иногда отличаются от более агрессивных собак и от волков мутациями в гене GTF21 (в той давней статье, кстати, была опечатка в имени гена — так бывает). А ген этот находится ровно в том месте собачьей хромосомы, где в человеческих хромосомах у детей-«вильямсов» отсутствует довольно большой кусок. Таким образом, просматривается какая-то таинственная связь между человеческим генетическим заболеванием — синдромом Вильямса — и теми событиями, которые происходили, по крайней мере с собаками, в процессе одомашнивания.

Кстати, когда русская исследовательница Анна Кукекова шла в университете Иллинойса по стопам беляевских лис, она также обнаружила, что некоторые мутации, отличающие приветливых лис от агрессивных, лежат в том самом кусочке хромосомы, который поврежден при синдроме Вильямса — Бейрена. В общем, давно ясно, что в этой истории синдрому Вильямса еще суждено выстрелить, не зря же он там с самого начала висит.

3. Дарвин, Блюменбах и одомашнивание человека. Иоганн Фридрих Блюменбах жил примерно за полвека до Дарвина, но именно он первым заметил, что в развитии человечества и процессе приручения животных есть общий момент: и курица, и корова, и кошка, и человек в какой-то момент научились жить в человеческом обществе. Дарвин в «Происхождении человека» также повторил эту идею (он, кажется, считал, что весь фокус тут в контролируемом скрещивании, но не во всем же Дарвину быть правым). Если вдуматься, идея кажется совершенно очевидной: жизнь в обществе — сложнейший навык, уж наверняка намного труднее, чем изготовление ашельских рубил. Однако все те, кого мы готовы называть людьми, этим искусством владеют, даже если рубила у них получаются совсем никудышные.

Но где же тогда в человеке тот самый «синдром одомашнивания», о котором тоже говорят уже со времен Дарвина? Где висячие уши, где склонный к вилянию хвост и пегий окрас? Да и вообще есть ли хоть один научный аргумент в пользу всей этой интеллектуальной конструкции? Придумать-то можно что угодно: якобы и труд сделал человека человеком, и секс, и изменения климата. Но очень хотелось бы доказательств. 

То есть не хватает двух вещей. Во-первых, такого объяснения, которое включало бы в себя всех этих лис, собак, детей-эльфов, уши, хвосты, дружелюбный нрав, пятнистый окрас — а также и человеческую способность жить в социуме, общаться друг с другом и вместе строить какую-никакую цивилизацию. А во-вторых, твердых научных фактов, которые это объяснение бы подтверждали, а альтернативные — опровергали. 

Что придумал Текумсе Фитч

Уильям Текумсе Шерман — такое имя носил один из героев Гражданской войны в США. Генерал Шерман прославился не только талантами стратега, но и особо жестокой «тактикой выжженной земли», которую он использовал в военных действиях против конфедератов.

Имя героя носил и его правнук, Текумсе Шерман Фитч, миллионер и основатель сталелитейной компании. Фамильное имя он передал сыну, а также и внуку — так появился на свет человек со странным именем Уильям Текумсе Шерман Фитч Третий. Именно он (а не жестокий вояка и не магнат металлургии) имеет к нашей истории непосредственное отношение. Текумсе Фитч стал биологом, переехал в Европу и получил ставку профессора в Венском университете.

Текумсе Фитч Фото: University of Vienna

В нашей давней статье мы ошибочно назвали Текумсе Фитча лингвистом, и тому есть причины: биолога Фитча все лингвисты слушают внимательно и приглашают участвовать в своих заумных спорах, потому что главный научный интерес Фитча — формирование языка и способности к речи в процессе эволюции человека. И именно он сформулировал гипотезу, которая связывает в один узел все сюжетные линии, упомянутые в прошлом разделе. Ключом к сюжету оказался «нервный валик», он же «нервный гребень», он же «нейральный гребешок».

Клетки нервного валика у зародыша цыпленка Фото: Marianne E. Bronner and Marcos Simões-Costa, 2015

Что это такое? Это группа клеток, которые выделяются довольно рано в процессе развития зародыша позвоночных, когда вы еще больше похожи на комочек слизи, чем на человека или даже головастика. Эти клетки потом расползаются — «мигрируют» — по всему организму, и из них получается очень много разных штук. Например, нервная система, но далеко не только она. Еще хрящевая ткань (например, хрящи, формирующие лицевую часть черепа). А еще меланоциты — клетки, определяющие окраску кожи или шерсти. А еще надпочечники, выделяющие, помимо прочих гормонов, адреналин и норадреналин, отвечающие за уровень агрессии.

В общем, почти все, что в вашем развитии определяли клетки нервного валика, так или иначе затронуто при синдроме одомашнивания. Пегая окраска — результат неправильной миграции клеток-меланоцитов. Висячие уши — аномалия (или норма, если вы лабрадор, а не лиса) развития хрящевой ткани. Не слишком активные надпочечники — залог добронравия и дружелюбия.

Из этого списка кости черепа и нервная система — то, что больше всего интересовало Текумсе Фитча как ученого. По его мнению, ровно те же аномалии развития — измененная или замедленная миграция клеток нервного валика — могли вызвать и анатомические изменения, необходимые для того, чтобы издавать членораздельные звуки. А также изменения мозга, нужные для того, чтобы передавать этими звуками, как сейчас принято выражаться, «смыслы».

А что же дети с синдромом Вильямса? А у них (вследствие хромосомной поломки) процесс пошел чуть дальше, куда идти было не надо. Отсюда опять же изменение анатомии лица, и разговорчивость, и какая-то нечеловеческая эмоциональная привязчивость. Но в основе все те же миграции клеток нервного валика и гены, которые этим процессом управляют.

Все это и многое другое Текумсе Фитч и соавторы рассказали в 2014 году в своей статье, которой, вполне возможно, суждено стать исторической. Статья называется «Синдром одомашнивания у млекопитающих: единое объяснение на основе генетики и поведения клеток нервного валика».

А какая у них, этих клеток, генетика? В ней важную роль играет ген BAZ1B, которым и занялись авторы недавней работы под руководством Джузеппе Тесты из Милана и Седрика Букса из Барселоны — их работа и стала поводом для нашей скромной заметки.

Гены всех домашних

Если Фитч кое-как решил первую из двух проблем с синдромом одомашнивания — предложил объяснение, — то Теста и Букс подступились ко второй. А именно решили найти хоть какие-то доказательства истинности «нервно-гребневого» объяснения всего на свете, включая человеческую природу. И вроде бы нашли.

Ген BAZ1B — точнее, кодируемый им белок — запускает в клетках нервного валика сложные перестройки структуры хромосом, в результате которых запускаются разные другие гены, что и предрекает судьбу этих клеток — сколько раз поделиться, куда потом перемещаться и за что цепляться. Обычно у человека две копии этого гена. Но при синдроме Вильямса у человека отсутствует кусочек хромосомы, на котором должна быть одна из копий, так что вместо двух остается одна. А бывают и такие больные, у которых этот кусок хромосомы, наоборот, удвоен, и у них появляется лишняя копия. В руках у исследователей были культуры клеток нервного валика из обоих типов больных, а также и из нормальных здоровых людей с двумя копиями. Кроме того, они еще и немного побаловались всякими генно-инженерными игрушками вроде CRISPR, чтобы дополнительно подстегнуть или подавить работу этого гена. А еще, конечно, у них были данные живых пациентов, от которых эти культуры клеток были получены, так что можно было увидеть, какие молекулярные картинки на уровне клеток соответствуют разным проявлениям у пациента.

Вывод был такой: да, от BAZ1B действительно зависит выраженность картины синдрома Вильямса. И да, BAZ1B действительно включает целый молекулярный каскад, ведущий к изменению работы многих генов клетки. И, в частности, чем слабее работал ген BAZ1B, тем менее охотно мигрировали клетки валика. 

А еще среди генов, которыми распоряжался BAZ1B, было несколько кандидатов, ранее замеченных в том, что они как-то участвуют в «синдроме одомашнивания». И еще гены, явно замешанные в развитии функций мозга, связанных с голосовым общением (как у человека, так у животных). Среди них и самый известный, FOXP2, — специально для читателей, которые чуть глубже в теме.

Ну хорошо, синдром Вильямса кое-как связали с синдромом одомашнивания, но где же тут «самоодомашнивание» человека — обычного человека без всяких синдромов — в процессе его эволюции? Чтобы подобраться к этому последнему звену, исследователи сравнили гены — как BAZ1B, так и все, что он регулирует, — у современного человека, двух неандертальцев и одного «денисовца», благо все эти геномы расшифрованы, опубликованы и только ждут шанса ответить на вопросы, правильно поставленные учеными. 

Оказалось, что в человеческой линии накопилось немало мутаций в этих генах. Причем накапливались они именно в регуляторных областях — тех, от которых зависит, насколько активно работает ген. А это явно намекает, что на них действовал отбор, причем после того, как пути сапиенсов, денисовцев и неандертальцев разошлись, то есть 600 000 лет назад или около того. Тогда-то и случилось то самое одомашнивание человека, которое дало нам идею для заголовка.

Что это за отбор? Тот самый, которому семь десятилетий назад подверг своих лис Дмитрий Беляев. Отбор на конформизм и на доброе отношение к ближним, даже если этот ближний — другого вида и намерен в будущем содрать с вас шкуру. Отбор на эмоциональную отзывчивость и общительность, а также на умение выражать свои чувства словами, благодаря которому так прекрасны несчастные дети-«вильямсы» и так величественна человеческая культура. Неужели правда все дело в одном гене?

Уильям Текумсе Фитч III, узнав о результатах Букса и Тесты, проявил сдержанность. Нет, он не думает, что один ген или горстка генов может объяснить явление одомашнивания, там все должно быть куда сложнее. И нет, он не считает, что одомашнивание коровы и самоодомашнивание человека — это одно и то же. Просто у этих процессов есть что-то общее, а есть и различия. Не надо упрощать. Представителю американской «аристократии» к лицу хладнокровие и скептицизм — а вы думали, он станет прыгать от радости и кричать «Я же говорил»?

А никто и не утверждает, что все проблемы решены. Просто вдруг стало известно гораздо больше, чем всего месяц назад, а недоказанные спекуляции превратились в гипотезы, подтверждаемые некоторыми фактами. Потом такие гипотезы иногда становятся общеизвестной истиной, иногда нет, это вам наука, а не в бирюльки играть. Но, согласитесь, вот эта вот штука с одомашниванием получилась довольно занимательной.

* Примечание. Человек, конечно, одомашнил себя сам (если это не сделали инопланетяне), но термин «самоодомашнивание» может относиться не только к нему. По всей видимости, то, что произошло, к примеру, с кошками или собаками, тоже больше похоже на самоодомашнивание, чем на обычную сельскохозяйственную доместикацию ради человеческой пользы. Возможно, это понятие вообще может относиться к самым разным случаям внутривидовой и межвидовой кооперации, но это уж точно слишком умно для нашей скромной заметки.

Автор — научный редактор Forbes Россия

Лого Телеграма Читайте лучшие тексты проекта «Сноб» в Телеграме Мы отобрали для вас самое интересное. Присоединяйтесь!
0 комментариев
Хотите это обсудить?
Войти Зарегистрироваться

Читайте также

Возможно, в физике скоро появится пятое фундаментальное взаимодействие — в дополнение к гравитации, электромагнетизму, сильным и слабым ядерным силам. Кто его заказывал?
Только сейчас, за пару недель до 199-летия со дня рождения Фридриха Энгельса, вдруг выясняется, что частная собственность и неравенство возникли совсем не так, как ему — да и всем нам — казалось
...и как благодаря другим журналистам все это закончилось мирной дискуссией об этике научных исследований