Более 100 тысяч лет численность гоминид на планете составляла не более одного армейского полка

Игорь Лалаянц
Андрей Ваганов
Ответственный редактор приложения "НГ-Наука"

Падение астероидов на Землю уже дважды происходило в геологической истории нашей планеты. В результате сначала вымерли динозавры Юрского периода, а затем, 65 млн лет назад, были добиты более мелкие ящеры, которые буквально замерзли в результате наступившей "ядерный зимы", длившейся 100 тыс. лет, пока не осели поднятые в атмосферу гигантские количества пыли и частиц земных пород. Но оказывается, что и предки нашего вида Homo sapiens едва-едва не были стерты с лица земли в результате геоклиматических катаклизмов. Причем это был именно процесс, а не одномоментная коллизия: предковое человечество находилось на грани исчезновения в течение 117 тыс. лет. Между 930 и 813 тыс. лет назад количество успешно размножавшихся людей сократилось приблизительно до 1280, хотя до этого события их численность составляла примерно 100 тыс. Но затем, 813 тыс. лет назад, начался бурный рост численности популяции.

Эти результаты были опубликованы в последнем августовском номере журнала Science. Статья называется "Genomic inference of a severe human bottleneck during the Early to Middle Pleistocene transition" ("Геномика позволяет сделать вывод, что человечество прошло через "бутылочное горлышко" в период от раннего к среднему плейстоцену"). Авторы статьи отмечают, что, возможно, это связано с климатическими изменениями. По данным исследователей, в результате этого процесса и его последствий генетическое разнообразие человечества сократилось примерно на 66%.

Даже трудно представить, как выглядел бы современный Homo sapiens, сохранись исходный генетический набор. "Удивительный и наводящий на философские рассуждения результат, – отмечает в своем Telegram-канале академик Алексей Хохлов. – По современным меркам, наших предков в этот период надо было заносить в Красную книгу. И все-таки они прошли через это "бутылочное горлышко... Трудно, почти невозможно себе представить, что численность человечества в это время сократилась до 1000 способных к репродукции особей и оставалась таковой на протяжении 120 тысяч (!) лет. К тому же именно в это время произошел качественный скачок, и вместо 24 пар хромосом у наших предков осталось всего 23. За 120 тысяч лет в ограниченном ареале в Африке, где обитали наши предки, многое могло произойти. И в худшем варианте не было бы человечества – в том виде, в котором оно существует сейчас. С учетом этого впору говорить о нашей ответственности перед эволюцией, которая легко могла бы развиваться совершенно другими путями".

Это геномное исследование действительно очень интересное во всех отношениях – и в научном, и в философском. Роль случайности, или, как говорят сейчас, черного лебедя в эволюции человеческой цивилизации, просто ошеломляет… Но не менее впечатляют возможности современной науки.

Авторы работы – большая команда ученых из университетов Флоренции, Рима, Пекина и Йеля, провели "обратный" геномный анализ. Редактор статьи отмечает: "Сегодня на планете проживает более 8 млрд человек. Мы доминируем над ландшафтами Земли, и наша деятельность приводит к исчезновению большого количества других видов. Однако если бы исследователь взглянул на мир где-то между 800 000 и 900 000 лет назад, картина была бы совершенно иной. Ученые использовали недавно разработанную модель для прогнозирования размеров человеческой популяции в прошлом на основе более чем 3000 современных человеческих геномов".

В результате им удалось обнаружить странный "пробел" в палеонтологической записи народонаселения планеты (или по крайней мере Африки). И этот "пробел" в истории человеческой расы, повторим, существовал более 100 тыс. лет. А обнаружился он после того, как ученые полностью секвенировали (расшифровали последовательность нуклеиновых кислот в ДНК) геномы 3154 человек, являющихся представителями 10 африканских и 40 неафриканских популяций. С помощью компьютерного анализа они проследили мутационные изменения в протеинах и пришли к выводу о чрезвычайно малой степени генетической вариабельности. Этот эффект мог возникнуть только в случае утери 98,7% предков человеческой линии развития. Произошло это примерно 930 тыс. лет назад, и "народонаселение" стало восстанавливаться только 117 тыс. лет спустя.

Авторы статьи в Science полагают, что сходное "окно" имеется и в археологических данных. Они отмечают: "История изменения численности населения важна для изучения эволюции человека. Однако древнюю историю численности населения плейстоцена, как известно, трудно разгадать.

В этом исследовании мы разработали быстрый процесс (FitCoal) анализа геномных последовательностей, чтобы обойти эту трудность, и рассчитали совокупную вероятность для современных геномных последовательностей человека… Наши результаты дают новое представление о нашем происхождении и предполагают совпадение событий видообразования". Это и позволило объяснить пробелы в палеонтологических данных, соответствующие раннему каменному веку.

Не все эксперты согласны с подобной точкой зрения, указывая на то, что фауна других континентов вроде бы не пострадала. Кроме того, сделанный в статье в Science вывод касается лишь небольшой популяции гоминид Африки, которая действительно могла сохраниться где-то у экватора, куда не дошли ледники масштабного похолодания.

В ответ на критику авторы публикации подчеркивают, что это только первые результаты и вскоре они представят более развернутую картину событий, пишет журнал Nature. По словам одного из авторов исследования, ученые надеются получить новые результаты, которые помогут более подробно реконструировать период раннего развития человечества, а также методы выживания древних людей в сложных условиях.

Интересно, что в последний день августа тот же Science представил две статьи ученых Института базовых наук и Университетского колледжа в Лондоне, в которых рассказывается о мощном похолодании в Европе, случившемся 1,154–1,123 млн лет назад. Свой вывод они сделали после изучения остатков фауны и флоры на побережье Иберийского полуострова.

Наша планета постоянно "перегревается" время от времени, после чего охлаждается. Последнее может происходить и без "помощи" падения небесных тел и быть связано с усилением вулканической деятельности. Некоторые ученые полагают, например, что последовательные эпидемии чумы, обрушивавшиеся на Европу, связаны с мощными похолоданиями, вызванными огромными выбросами вулканического пепла в атмосферу. Кстати, еще и во времена королевы Виктории в Лондоне катались на коньках по льду Темзы (не говоря уже о каналах Амстердама).

Предки современного человека и шимпанзе "разошлись" на эволюционной лестнице около 5–7 млн лет назад. Долгие 3–4 млн лет в Африке господствовали австралопитеки, то есть "южные обезьяны" – существа, которые в эволюционном ряду занимают промежуточное положение между ископаемыми человекообразными обезьянами и людьми. Самые известные ископаемые представители этих гоминид – мальчик из южноафриканского Таунга и Люси, скелет которой был найден в местности Афар, в Эфопии, в ноябре 1974 года. Последние находки останков австралопитеков датируются временем 1 млн лет назад.

Затем появился Homo erectus – человек прямоходящий и хорошо ходивший, что позволило ему выйти за пределы колыбели человечества и достигнуть окрестностей Тбилиси – местечка Дманиси в 85 км от столицы Грузии, в долине реки Машавера, а также острова Явы и пещеры вблизи Пекина. Естественно возникает вопрос: почему предки людей волна за волной покидали Африку? Это могло быть, конечно же, связано с изменениями климата. Но скорее всего первобытных людей гнали из пределов Черного континента самые разные болезни, начиная от сонной и малярии и кончая вирусными – ВИЧ и лихорадкой Эбола.

Начавшееся потепление привело к возникновению lowest (least) common ancestor (LCA), или последнего общего предка-ансестора.

Полмиллиона лет назад случилась мутация в гене MyH, кодирующем синтез тяжелой цепи миоглобина жевательной мышцы (самой мощной в теле). Результатом этого стало ослабление мышцы и вынужденный отказ от вегетарианства и переход на более калорийную животную пищу (шимпанзе тоже не отказываются от термитов и коллективной охоты на детенышей других обезьян). Как следствие – облегчение челюстного аппарата и увеличение объема свода черепа, а также мозга.

Неандертальцы и денисовцы присутствовали на эволюционной арене дольше людей почти в два раза. В позднеплейстоценовое время, в период примерно от 150 тыс. до 40 тыс. лет назад. Но в конечном итоге и те и другие представители рода Homo сошли с исторической сцены. Первые оставили в нашем геноме от 2 до 4% своих генов и заключали "браки"-союзы с денисовцами. Денисовцы также дошли до Тибета. Там недавно на высоте 3 км нашли челюсть их представителя. Вполне возможно, что это они передали нынешним тибетцам измененный вариант гена HIF, отвечающий за синтез белкового фактора, индуцируемый гипоксией.

Денисовцы "наследили" и в геноме жителей тихоокеанских островов. Вполне возможно, что они были предками низкорослых "хоббитов" острова Флорес, что к востоку от Явы и Бали. К сожалению, пока нет возможности прочитать геном Homo floresiensis. Но не так давно была прочитана последовательность аминокислот зубного коллагена денисовца. Кстати, нас от предков отличают всего две или три аминокислоты.