Так, определенные изменения претерпели гены, участвующие в метаболизме лактозы, главного молочного углевода. Эти гены принципиально важны для новорожденного, для которого молоко является единственной пищей. У взрослых особей большинства млекопитающих, которые никогда не пьют молоко, эти гены перестают экспрессироваться. Но 10 тысяч лет назад, после возникновения животноводства, молоко коров, коз и овец стало значимой составляющей рациона человека. Анализ генома показал, что в ту эпоху процесс отбора активно поддерживал деятельность генов, связанных с потреблением молока. И сегодня половина взрослого населения Земли сохраняет способность переваривать лактозу.
Новый, оседлый образ жизни наших предков привел и к другим последствиям. Выросло количество инфекционных заболеваний, связанных со скученностью, царившей в деревнях. Наш геном хранит в памяти эти события в форме модификаций генов, отвечающих за иммунную защиту. Это яркий пример влияния нашей цивилизации на гены.
К эволюционной медицине
Эволюционная медицина появилась в конце XX века, сначала в англосаксонском мире. Во Франции первого университетского диплома, посвященного медицинскому применению нашей эволюционной истории, пришлось ждать до 2016 года. Эта отрасль знаний, пока еще зачастую игнорируемая в медицинских кругах, предлагает учитывать эволюцию всего вида для комплексного понимания проблем со здоровьем человека и выбора методов лечения.
Наш вид родился и почти всю жизнь провел в режиме охотника-собирателя, когда тучные периоды сменялись голодными эпохами, отчего наш вид менялся как количественно, так и качественно. Мы охотно приписываем современные эпидемии ожирения и диабета нашему методу запасать пищу в форме жира, который поможет нам пережить периоды вынужденного недоедания. Драгоценная способность наших предков обернулась серьезным неудобством в период постоянного продуктового изобилия. Сегодня окружающая среда меняется гораздо быстрее, чем эволюционируем мы сами: ничто не подготовило нас к потреблению огромного количества сахара и тем более – к курению табака!
История нашего развития повлияла и на наше восприятие нормы в отношении продолжительности жизни. Изначально длительность жизни в природе определялась не максимально возможным сроком, а только периодом размножения особи. После истечения возраста, когда мы можем стать родителями, нет никаких причин для «программирования на выживание». То, что полезно для размножения генов, совершенно необязательно желательно для организма в целом.
Еще одной важной сферой интереса эволюционной медицины стал анализ того, как бактерии обретают устойчивость к антибиотикам. Массовое применение антибиотиков в больницах и в домашних условиях, а также в животноводстве привело к отбору устойчивых ветвей за счет более уязвимых. Проблема эта не нова: во время Второй мировой войны всего через два года появились первые признаки устойчивости бактерий к пенициллину.
Могут оказаться продуктивными и другие исследовательские направления. Согласно текущей модели возникновения опухолей, одна из клеток переживает мутацию, в результате которой оказывается сильнее своих соседок, прежде всего за счет того, что может делиться бесконечно. Популяция формирующихся клеток начинает захватывать все ресурсы среды – питательные вещества или кислород из кровеносных сосудов. Внутри этих клеток происходят новые мутации, которые позволяют им разворачивать циркуляцию крови и питательных веществ в свою пользу. Это типичный эволюционный процесс с мутациями и естественным отбором. Поэтому опухоль можно рассматривать как экосистему, в которой популяции нескольких типов клеток-мутантов находятся в конкуренции между собой за источники питания.
Если принять эту концепцию, она может повлиять на методы лечения опухолей. Эффект химиотерапии заключается в уничтожении части клеток, но оставшиеся размножаются беспрепятственно, как бактерии, которые приобрели устойчивость к антибиотикам. Врачи предлагают «адаптивную терапию», при которой они стараются только стабилизировать опухоль путем менее концентрированной и более короткой химиотерапии. Так мы не уничтожаем уязвимые клетки, их остается достаточно много, чтобы продолжать конкурировать за ресурсы с самыми устойчивыми. Опухоль не исчезает, но стабилизируется и остается восприимчивой к химиотерапии.
Параллельно развивается область эволюционной психологии, которая ставит перед собой задачу найти корни нашего поведения в адаптации предков к окружающей среде, заметно отличавшейся от современной. Одни ученые пытаются установить взаимосвязи между историей нашей эволюции и основными ментальными болезнями, которыми страдает человечество. Другие выдвигают гипотезу, что верования человека – это результат мозговой деятельности в ответ на конкретные вызовы или косвенные последствия других когнитивных адаптаций. Как и в биологии, некоторые черты функционирования нашего мозга были сформированы отбором, но большинство, возможно, – всего лишь побочный продукт реальной адаптации. Наши когнитивные способности, безусловно, выросли пропорционально увеличению численности социальных групп и значимости межличностных отношений, но ничто априори не предполагало, что наш мозг позволит нам играть в шахматы или разбираться в основах квантовой физики. Так, обучение чтению требует переориентации мозговых структур, некогда имевших другие функции. В данном случае значимость чтения у конкретного человека, вероятно, коррелирует с его способностью различать лица! Таким образом, мы сталкиваемся с формой экзаптации, как и в случае с перьями у динозавров. Только здесь причина находится в сфере культуры, а не биологии.
Расширение поля действия дарвинизма
Простота дарвиновской модели – случайные модификации с последующим отбором наиболее адаптированных из них – сделала ее эффективным инструментом во многих научных областях, от экономики и математики до робототехники. Достаточно применять эволюционные алгоритмы, принцип которых очень прост. Берем набор разных элементов, среди них выбираем наиболее подходящие для решения поставленной задачи. Затем через процесс отбора формируем новую популяцию, например модифицируя избранных случайным образом, и начинаем заново цикл проб и ошибок. Процесс элементарен, автоматичен и эффективен!
Эта идея применима и к той проблеме, которая интересовала Дарвина, хотя он и не мог в то время развить свои догадки, – проблеме происхождения жизни. В данном случае речь не идет в чистом виде о биологической эволюции, поскольку жизнь появилась только в конце этого процесса. Ученые отталкиваются от органических молекул, необходимых для жизни, но неспособных изначально к самоорганизации и воспроизводству. Одна из главных проблем состоит в том, что ДНК – это сложная молекула, для синтеза которой требуется действие других молекул, белков. Но эти белки строятся клетками благодаря информации, доставленной посредством ДНК. Классическая проблема яйца и курицы! Однако молекулы РНК (близкие к ДНК и очень активные в клетках) могли бы совершить эту операцию в каком-то промежуточном «мире РНК», существовавшем между миром химических элементов и миром живых клеток. В таком случае можно было бы говорить о применении дарвиновского отбора к пребиотическим клеткам, приводящим нас к системе, послужившей прообразом жизни. Результаты такого построения, очевидно, не принесли бы нам никакого уверенного знания о том, что на самом деле происходило 3,5–4 миллиарда лет назад, когда жизнь появилась на нашей планете, но оно дало бы нам некие представления о вероятности воспроизведения этого феномена где-то на просторах Вселенной!
