Пора размножаться: В США ответили на главный вопрос эволюции, доказав естественный отбор человека
Человек появился благодаря эволюции. Но продолжают ли люди эволюционировать, постепенно изменяясь так, что это остается незаметным? Эволюционист и генетик Джонатан Бичем (Jonathan Beauchamp) из Гарвардского университета положительно ответил на этот вопрос. Он выяснил, что по крайней мере американцы до сих пор испытывают воздействие естественного отбора. «Лента.ру» рассказывает об исследованиях ученого, опубликованных в виде препринта на сайте bioRxiv.
Ученые давно задавались вопросом, происходит ли в современной человеческой популяции естественный отбор — один из основных двигателей эволюции. Напомним, что естественным отбором называют процесс увеличения числа живых организмов с полезными признаками и уменьшения тех, кто оказался не приспособлен к своей среде обитания. До недавних пор считалось, что эволюция человека прекратилась около 40-50 тысяч лет назад. На это ссылались креационисты, спрашивая у эволюционистов: если человек произошел от обезьяны, то почему он больше не эволюционирует? Им отвечали: естественный отбор просто-напросто утратил свою силу. Современная медицина позволяет выживать подавляющему большинству людей до детородного возраста и заводить детей.
Однако за последние десятилетия накоплены свидетельства того, что эволюция современного Homo sapiens продолжалась и в последние три тысячелетия. Такие адаптации, как толерантность к лактозе, устойчивость к малярии и адаптация к высокогорному климату, возникли у человечества сравнительно недавно. Кроме того, обнаружили, что индекс массы тела у европейцев также находится под давлением естественного отбора.
Исследователи старались выяснить, какие признаки способствуют тому, что человек становится репродуктивно успешным, то есть оставляет больше потомства. Может возникнуть вопрос: при чем тут репродуктивный успех, если речь идет о естественном отборе? Дело в том, что непосредственно естественный отбор почти невозможно выявить в популяции с низкой смертностью. Однако чем более приспособлена особь, тем больше потомства она способна оставить. Следовательно, по количеству родившихся детей можно косвенно судить о степени адаптации родителя — разумеется, с некоторыми ограничениями.
Выяснилось, что люди доиндустриальной культуры достаточно сильно отличались друг от друга своей приспособленностью, и это могло служить подходящим «сырьем» для естественного отбора. По словам Бичема, здесь есть подводный камень. О естественном отборе можно говорить только тогда, когда внешние признаки (фенотип) особи, которые способствуют репродуктивному успеху, связаны с ее генами (генотипом). Методы молекулярной генетики, сравнительно недавно взятые эволюционистами на вооружение, позволяют возвести мост между генотипом и фенотипом.
Бичем стремился установить зависимость между относительным репродуктивным успехом (отношение показателя репродуктивного успеха человека к среднему репродуктивному успеху представителей того же пола) и генетическими вариантами (аллелями), ассоциированными с различными фенотипами. В своей работе он воспользовался данными долговременного исследования Health and Retirement Study, в котором около 20 тысяч взрослых американцев старше 50 лет каждые два года отвечают на вопросы, касающиеся здравоохранения, обеспеченности жильем, финансового состояния, трудовой занятости и инвалидности.
Показатели относительного репродуктивного успеха удобны тем, что их можно использовать для оценки темпов естественного отбора. Чем он интенсивнее, тем быстрее эволюционирует популяция.
Рассматривались такие признаки, как индекс массы тела (ИМТ), уровень образования, концентрация глюкозы в крови, рост, шизофрения, концентрация холестерина в плазме крови и возраст прихода первых месячных у женщин. Предыдущие исследования, направленные на полногеномный поиск ассоциаций, продемонстрировали, что все перечисленные показатели в большей или меньшей степени связаны с генетическими факторами. Речь шла преимущественно о людях 1931-1953 годов рождения, поскольку они уже вышли из репродуктивного возраста.
Результаты показали, что наиболее репродуктивны успешные женщины с высокой массой тела или низким ростом, а также наименее образованные представители обоих полов. Вероятность ошибки — 0,001 для всех случаев. Связь между этими фенотипами и генами была продемонстрирована в статье 2015 года, опубликованной в журнале Nature Genetics. Авторы статьи, американские и европейские ученые, проанализировали более двух тысяч исследований, в которых применялся близнецовый метод.
Также установлено, что бездетные люди отличались более высоким уровнем образования, чем те, у кого был хотя бы один ребенок. В целом именно образованность в конечном итоге оказалась признаком, четко связанным с репродуктивным успехом. Остальные фенотипические черты после статистических поправок не демонстрировали влияния на численность потомства, кроме возраста начала первых месячных, для которого эта связь остается вполне вероятной.
Следует отметить, что под образованностью понимается число лет, потраченных на образование. По оценкам ученого, естественный отбор способствует уменьшению времени учебы на полтора месяца за одно поколение.
Конечно, кажется очевидным, что на учебу тратятся годы, оптимальные для зачатия ребенка, поэтому гены здесь ни при чем. Однако не стоит забывать, что для уровня образования доказана наследуемость. Поэтому можно представить, что какие-то генетические факторы влияют на обучаемость людей, в результате чего они не тратят время на образование, а могут посвятить выигранные годы рождению детей и заботе о них. В результате рождается больше детей, которым передаются «гены низкой образованности».
В статье, опубликованной в журнале Nature в мае 2016 года, продемонстрировано, что уровень образованности может быть связан с некоторыми психоневрологическими и когнитивными особенностями организма, которые, в свою очередь, определяются изменениями в генах, участвующих в развитии центральной нервной системы.
Александр Еникеев
Ученые давно задавались вопросом, происходит ли в современной человеческой популяции естественный отбор — один из основных двигателей эволюции. Напомним, что естественным отбором называют процесс увеличения числа живых организмов с полезными признаками и уменьшения тех, кто оказался не приспособлен к своей среде обитания. До недавних пор считалось, что эволюция человека прекратилась около 40-50 тысяч лет назад. На это ссылались креационисты, спрашивая у эволюционистов: если человек произошел от обезьяны, то почему он больше не эволюционирует? Им отвечали: естественный отбор просто-напросто утратил свою силу. Современная медицина позволяет выживать подавляющему большинству людей до детородного возраста и заводить детей.
Однако за последние десятилетия накоплены свидетельства того, что эволюция современного Homo sapiens продолжалась и в последние три тысячелетия. Такие адаптации, как толерантность к лактозе, устойчивость к малярии и адаптация к высокогорному климату, возникли у человечества сравнительно недавно. Кроме того, обнаружили, что индекс массы тела у европейцев также находится под давлением естественного отбора.
Исследователи старались выяснить, какие признаки способствуют тому, что человек становится репродуктивно успешным, то есть оставляет больше потомства. Может возникнуть вопрос: при чем тут репродуктивный успех, если речь идет о естественном отборе? Дело в том, что непосредственно естественный отбор почти невозможно выявить в популяции с низкой смертностью. Однако чем более приспособлена особь, тем больше потомства она способна оставить. Следовательно, по количеству родившихся детей можно косвенно судить о степени адаптации родителя — разумеется, с некоторыми ограничениями.
Выяснилось, что люди доиндустриальной культуры достаточно сильно отличались друг от друга своей приспособленностью, и это могло служить подходящим «сырьем» для естественного отбора. По словам Бичема, здесь есть подводный камень. О естественном отборе можно говорить только тогда, когда внешние признаки (фенотип) особи, которые способствуют репродуктивному успеху, связаны с ее генами (генотипом). Методы молекулярной генетики, сравнительно недавно взятые эволюционистами на вооружение, позволяют возвести мост между генотипом и фенотипом.
Бичем стремился установить зависимость между относительным репродуктивным успехом (отношение показателя репродуктивного успеха человека к среднему репродуктивному успеху представителей того же пола) и генетическими вариантами (аллелями), ассоциированными с различными фенотипами. В своей работе он воспользовался данными долговременного исследования Health and Retirement Study, в котором около 20 тысяч взрослых американцев старше 50 лет каждые два года отвечают на вопросы, касающиеся здравоохранения, обеспеченности жильем, финансового состояния, трудовой занятости и инвалидности.
Показатели относительного репродуктивного успеха удобны тем, что их можно использовать для оценки темпов естественного отбора. Чем он интенсивнее, тем быстрее эволюционирует популяция.
Рассматривались такие признаки, как индекс массы тела (ИМТ), уровень образования, концентрация глюкозы в крови, рост, шизофрения, концентрация холестерина в плазме крови и возраст прихода первых месячных у женщин. Предыдущие исследования, направленные на полногеномный поиск ассоциаций, продемонстрировали, что все перечисленные показатели в большей или меньшей степени связаны с генетическими факторами. Речь шла преимущественно о людях 1931-1953 годов рождения, поскольку они уже вышли из репродуктивного возраста.
Результаты показали, что наиболее репродуктивны успешные женщины с высокой массой тела или низким ростом, а также наименее образованные представители обоих полов. Вероятность ошибки — 0,001 для всех случаев. Связь между этими фенотипами и генами была продемонстрирована в статье 2015 года, опубликованной в журнале Nature Genetics. Авторы статьи, американские и европейские ученые, проанализировали более двух тысяч исследований, в которых применялся близнецовый метод.
Также установлено, что бездетные люди отличались более высоким уровнем образования, чем те, у кого был хотя бы один ребенок. В целом именно образованность в конечном итоге оказалась признаком, четко связанным с репродуктивным успехом. Остальные фенотипические черты после статистических поправок не демонстрировали влияния на численность потомства, кроме возраста начала первых месячных, для которого эта связь остается вполне вероятной.
Следует отметить, что под образованностью понимается число лет, потраченных на образование. По оценкам ученого, естественный отбор способствует уменьшению времени учебы на полтора месяца за одно поколение.
Конечно, кажется очевидным, что на учебу тратятся годы, оптимальные для зачатия ребенка, поэтому гены здесь ни при чем. Однако не стоит забывать, что для уровня образования доказана наследуемость. Поэтому можно представить, что какие-то генетические факторы влияют на обучаемость людей, в результате чего они не тратят время на образование, а могут посвятить выигранные годы рождению детей и заботе о них. В результате рождается больше детей, которым передаются «гены низкой образованности».
В статье, опубликованной в журнале Nature в мае 2016 года, продемонстрировано, что уровень образованности может быть связан с некоторыми психоневрологическими и когнитивными особенностями организма, которые, в свою очередь, определяются изменениями в генах, участвующих в развитии центральной нервной системы.
Александр Еникеев