Как человечество чуть не погибло
Около 930 тыс. лет назад произошла величайшая катастрофа в истории человечества, о которой мы до сентября 2023 года ничего не знали
Тридцать первого августа 2023 года в журнале Science вышла статья с интригующим названием «Наши предки почти вымерли?», которая вызвала шквал обсуждений как в научном мире, так и в широкой печати. Исследователи из Китайской академии наук (CAS) И-Сюань Пан и Хайпэн Ли создали математическую модель для анализа тысяч современных геномов и обнаружили существование ранее неизвестного узкого места, «бутылочного горлышка», в древнейшей истории человечества.
Согласно результатам их исследования, около 930 тыс. лет назад за очень короткий срок число наших предков, участвующих в размножении, сократилось со 100 тыс. до всего 1300 человек — на 99%. Это уже были, очевидно, настоящие люди вида Homo erectus (человек прямоходящий), общие предки современных людей, неандертальцев и денисовцев — чуть поменьше нас ростом, но с довольно большим мозгом, создатели развитой каменной культуры. Ими уже были кое-где заселены Европа, Азия и Африка. Получается, что речь идет о нескольких небольших группах в разных частях света, борющихся за существование на грани исчезновения. Эта борьба за выживание продолжалась целую вечность — почти 120 тыс. лет. Лишь 813 тыс. лет назад вновь начался быстрый рост человечества.
Откуда хайп
Данная работа — прекрасный пример того, как работает позитивный хайп, основанный на научном любопытстве вкупе с технологическим прогрессом. Огромный интерес к теме вызван тем, что подобные исследования позволяют людям заглянуть внутрь себя, прикоснуться к тайнам собственного происхождения: для человека нет ничего интереснее людей. «Удивительный и наводящий на философские рассуждения результат опубликован в журнале Science, — комментирует академик Алексей Хохлов. — По современным меркам наших предков в этот период надо было заносить в Красную книгу. Широкий научный взгляд позволяет определить место современного человека в грандиозной игре мироздания и заставляет задуматься о механизмах кризисов и способах выживания в них».
Палеоантропология в последние годы вошла в число наук, которые приносят больше всего интересных новостей. Нобелевская премия Сванте Паабо в прошлом году присуждена как раз за расшифровку геномов древних людей, в том числе за открытие в соавторстве с российскими учеными денисовского человека из знаменитой пещеры на Алтае и доказательство того, что евразийская ветвь человечества имеет гены и родственных видов — неандертальца и денисовца (см. статью «Эволюция человека, квантовая революция и химия по щелчку», «Эксперт» № 41 за 2022 год). Эта премия — признание бурного развития палеоантропологии на основе новейших технологий расшифровки и анализа геномов.
Рядом с философским любопытством к тайнам природы идет желание технологически осваивать открытые учеными механизмы. Очевидно, знания о человеческом геноме и способы его анализа будут иметь продолжение в практических областях, например в медицине.
Детективная биоинформатика
Материалом для китайских исследователей стали секвенированные геномы 3154 человек из 10 современных африканских популяций и 40 современных популяций в других частях света. Как известно, человеческий генетический материал, состоящих из более чем 3 млрд букв-нуклеотидов, был впервые расшифрован благодаря международному проекту «Геном человека» в 2003 году. С тех пор техники секвенирования, которые включают в себя не только создание все более дешевых дешифровщиков-секвенаторов, но и математические методы, позволяющие собирать книгу генома из разрозненных кусочков, все время совершенствуются, приближая то время, когда геном не человека вообще, а индивидуума, любого из нас, превратится в кладезь информации для персонализированной медицины.
Авторы статьи взяли индивидуальные геномы из доступных баз данных. Сама по себе их доступность не означает, что мы можем их разумно читать и анализировать: слишком большие это «тексты». Но для данной работы требовался не весь геном, а лишь его часть, необходимая для достаточно строгого подсчета того, что ученые называют молекулярными часами. Известно, что чем дальше в эволюции разошлись организмы, тем сильнее различаются их геномы. Следовательно, можно оценить время, требующееся для накопления отличий, и определить, когда жил общий предок двух сравниваемых организмов. Проблема в том, что в разных частях генома молекулярные часы тикают по-разному. Например, небольшая внеядерная ДНК в митохондриях (энергетических органеллах клеток) меняется быстрее, чем ядерная. Но и внутри ядра есть очень консервативные гены, которые трансформируются медленно (потому что эти гены очень нужны и их поломка фатальна), а есть относительно бессмысленные и нейтральные участки, где часы работают гладко, без скачков, связанных с эволюцией важных генов.