На заре человечества: Неизвестная история наших предков - Николас Уэйд

Митохондриальная ДНК и адаптация к холоду

Пионеры, добравшиеся из Сибири в Америку, вероятно, обладали одним особенным качеством. Мост на Аляску найти было нетрудно: перед уходом под воду Берингия была обширным материком. Почему же лишь несколько партий смогли его перейти? Одна из очевидных разгадок – холодный климат Сибири и Берингии, в котором не все могли выжить. Случайно ли в Америке оказались только представители митохондриальных линий A, B, C, D и X? Уоллес предполагает, что эти линии развили особую устойчивость к холоду.

Он подчеркивает, что ветви митохондриальной ДНК географически распределяются не только по континентам, но и по широтам. Самые древние ветви L1, L2 и L3 ограничены Черной Африкой. Исключение составляют представители L3, переселившиеся на северо-восток континента, и дочерние побеги той же L3, линии M и N, покинувшие Африку и колонизировавшие земли в умеренных широтах. Уоллес задался вопросом, действительно ли такое распределение было случайным, как это принято считать, или над ним поработал естественный отбор. Митохондрии производят потребляемую организмом энергию и тепло, так что выживание в холодном и даже в умеренном климате в значительной степени зависит от генеалогии митохондриальной ДНК.

Митохондрии выпускают свою продукцию либо в форме тепла, либо в виде химического соединения АТФ, служащего переносчиком энергии. Соотношение тепла и АТФ варьирует в зависимости от модификаций ДНК в митохондриальных генах, регулирующих систему производства энергии. Для людей, живущих в холоде, лучше, если их митохондрии приспособятся выпускать больше тепла и меньше химической энергии. Если так, рассудил Уоллес, их митохондриальные гены должны хранить в себе следы былого селективного давления[8]. Изучая образцы митохондриальной ДНК со всего мира, он обнаружил, что некоторые из них действительно несут следы позитивного отбора: в частности, это люди, живущие в Сибири, и те, кто оттуда происходит, как большинство американских индейцев. Группы митохондриальных линий A, C, D и G распространены у полярных народов: к этим четырем кустам принадлежат 75 % северян и только 14 % азиатов, живущих в умеренных широтах. Некоторые европейские кусты, например H, тоже имеют признаки адаптации к низким температурам{148}.

Именно адаптацией митохондрий к холодному климату, считает Уоллес, можно объяснить, почему на генетической карте мира распределение митохондриальных линий не такое свободное, как у линий Y-хромосомы. В Y-хромосоме содержится не так уж много генов, большей частью они связаны с мужской репродуктивной способностью, и нет оснований думать, что на Y-хромосому как-то влияет климат. Именно этим может объясняться, что мужчины ушли дальше, чем женщины, по крайней мере в планетарных масштабах. Если говорить о масштабах поменьше, то генетика свидетельствует, что женщины перемещаются дальше мужчин: возможно, дело в том, что у большинства человеческих обществ практикуется патрилокальный брак и именно женщинам приходится перебираться в другие места к брачным партнерам{149}.

Адаптация к холоду могла воздействовать на человеческие популяции и в других важных аспектах, особенно во время последнего ледникового максимума. В Европе ледяные поля вытеснили жизнь не только из приполярных, но и из умеренных широт, которые спустя много поколений заново заселили люди, переждавшие оледенение в южных областях Испании и Украины. Похожее явление, вероятно, наблюдалось в восточной части Евразии, и, может, именно в этом ключ к такой великой загадке популяционной истории человечества, как появление монголоидов.

Происхождение монголоидов

Монголоиды – это термин из физической антропологии, означающий форму черепа, типичную для восточных азиатов и для многих американских индейцев. Форме черепа придавалось большое значение в расовых теориях XIX столетия, которые ошибочно соотносили строение черепа с поведением или способностями, характерными, как считалось, для той или иной расы. Современная краниометрия, или наука об измерении черепа, – это описательная дисциплина, не претендующая на выводы о поведении. Она занимается детальным сравнением анатомических особенностей черепов и выстраиванием статистических корреляций. Хотя эти параметры трудно перевести в простое описание предмета, современные восточноазиатские черепа обычно имеют тонкие черты, большую ширину и приплюснутый профиль. Черепа бывают грацильные и робустные: в таких терминах антропологи описывают толщину костей; монголоидные черепа самые грацильные во всей человеческой расе.

А еще у монголоидов особый тип зубов. Многие этнические группы, например центрально– и южноафриканцы или европейцы, сохранили в неизменности общий, стандартный тип зубов, каким он был и у прародителей человечества. Но жители Юго-Восточной Азии, Полинезии, Австралии, южного Китая и древней Японии развили несколько иную форму, которая называется сундадонтия, по имени исчезнувшего материка Сунды, частью которого были Малайзия и основная территория Индонезии. И третий тип зубов, уже модификация сундадонтии, называется синодонтия. К синодонтам относится население северного Китая, современной Японии и американские индейцы{150}. Монголоиды как раса характеризуются обоими типами новых зубов: южные монголоиды – сундадонты, а северные – синодонты.

Загадка в том, что монголоидный череп, сегодня характеризующий самую большую этническую группу на Земле, в археологических находках появляется не раньше 10 000 лет назад. Разумеется, люди в Китае жили и до того, но у них были обычные черепа ранних современных людей. Монголоидный череп – весьма недавнее изобретение эволюции.

Наука не знает точно, какие факторы вызвали формирование монголоидной расы, но предложено два объяснения, и в обоих ключевую роль играет последний ледниковый максимум.

Первое предполагает, что причина появления монголоидов – дрейф генов, случайные флуктуации в последовательностях генов, происходящие при смене поколений. Дрейф может привести к тому, что одна версия гена может стать универсальной и зафиксируется, а остальные версии исчезнут. Фиксация гена зависит от размера популяции, и быстрее происходит в малых популяциях, и значит, любые процессы, дробящие популяцию на мелкие сообщества, ускоряют генетический дрейф и эволюционные изменения. Последний ледниковый максимум вполне мог разбить территорию обитания людей, живших в северных широтах Азии, разделив их на мелкие популяции, подверженные быстрому дрейфу. В одной из них, по определению самой успешной, чисто случайно (поскольку дрейф генов – процесс стихийный) сформировались особенности монголоидного черепа, и эта группа впоследствии возобладала на востоке Азии.

Другая гипотеза предполагает, что монголоидный череп возник в результате естественного отбора. Биологи давно рассуждают о том, что морфология монголоидной расы – это адаптация к холоду. Дополнительный слой жира на веках (эпикантус или монгольская складка) утепляет глаз. Бледная кожа пропускает больше солнечного излучения, необходимого организму для производства витамина D. Коренастое телосложение уменьшает теплопотерю. Вполне вероятно, что гены, программирующие такие черты, могли закрепиться в те 5000 или около того лет, что длился последний ледниковый максимум.

Разумеется, дрейф и естественный отбор могут действовать сообща. «Возможно, с наступлением оледенения широко расселившаяся по Восточной Азии популяция сузила свою территорию в северных широтах, распавшись на несколько временно изолированных групп, – пишет антрополог Марта Миразон Лар. – Под сильным давлением среды морфологические изменения в популяции небольшой численности могли закрепиться быстро»{151}. Или, менее формальным языком, новые версии генов, программирующие физические особенности монголоидов, в одной из этих групп могли стать универсальными под действием селективного давления холодного климата.

Жители Восточной Азии, похоже, развили светлокожесть независимо от европейцев{152}. У них также есть ген, программирующий сухую ушную серу и снижающий потоотделение{153}.

Когда примерно 15 000 лет назад ледники стали отступать, монголоиды, пока еще немногочисленная группа, принялись расселяться и реколонизировать северные местности, как это, мы знаем, происходило и у обитателей Европы.

Первые современные люди, покинувшие Африку, практически наверняка были темнокожими, как их нынешние потомки в Австралии и реликтовые популяции, сохранившиеся на дороге из Африки в Австралию. Учитывая, что черепа ранних современных людей все принадлежат одному типу, нельзя исключить, что многие тысячелетия современные люди – как за пределами Африки, так и внутри – были черными. Но на каком-то этапе люди и на востоке, и на западе Евразии эволюционировали в светлокожих или были вытеснены светлокожими. Когда это произошло, наука пока может лишь предполагать. Но один из удобных для такого превращения моментов – это последний ледниковый максимум. Обитатели северных широт могли обзавестись светлой кожей, будь то в видах полового отбора или ради производства витамина D, около 20 000 лет назад. Когда вернулись ледники, приспособленные к холоду северяне медленно двинулись на юг вместе с морозным климатом, к которому были, в отличие от южных соседей, привычны. Низкие температуры давали им преимущество и помогли вытеснить с южных земель темнокожую родню. Затем, после отступления ледника, из южных рефугиумов как в Европе, так и в Азии вышли уже потомки светлокожих северян.