The Prime Russian Magazine

Создание неоптимальных адаптаций – это глубинное фундаментальное свойство биологической эволюции. И человек – не исключение. У нас, как и у всех позвоночных, куча всяких неоптимальностей, хотя они не сильно мешают нам жить. Один из общеизвестных примеров – это сетчатка и вообще строение глаза человека. Человеческий глаз устроен совершенно безобразным образом, поскольку к сетчатке зрительный нерв и кровеносные сосуды подводятся не сзади, а спереди. В итоге только один, примерно, из десяти квантов света доходит до фоточувствительного слоя сетчатки как у нас, так и у всех позвоночных. В то время как у головоногого моллюска, у которого нервные волокна и сосуды подводятся к сетчатке сзади, доходят все кванты света.

Каковы минусы у такого строения глаза? Во-первых, светочувствительность такого глаза падает в десять раз. Во-вторых, все мы знаем по детским опытам, что в нашем глазу есть слепое пятно. В-третьих, стекловидное тело легко отслаивается от сетчатки по этому слепому пятну. У меня несколько лет назад отслоилось стекловидное тело от сетчатки – ничего страшного, только теперь в глазу болтаются черные точки, но за шесть лет я к этому привык, и они мне уже не мешают, даже и в микроскоп почти не мешают смотреть. Если бы отслоилась сетчатка, было бы гораздо хуже. Любого инженера, который создал бы такое оптическое устройство, как наш глаз, нужно было бы с позором уволить с работы. Но почему-то все позвоночные таким глазом пользуются.

Другой пример – как известно, трахея и пищевод у человека пересекаются. Связано это с тем, как в свое время возникало дыхание через легкие. В идеале нужно было бы сделать отдельные отверстия для дыхания и для еды.

Зубы мудрости. Шутки шутками, а от абсцесса в этом зубе легко помереть, если рядом нет дантис­та, и это вполне серьезное следствие естественного отбора. Челюсти у человека укоротились, и задним коренным зубам там уже нет места.

Аппендикс. Люди любят говорить, что в нем есть какая-то остаточная функция. Видимо, какая-то есть, но, конечно, в таком виде он не нужен. Есть смешные ушные мышцы, которые почти у всех людей не иннервированы, но есть люди, которые умеют шевелить ушами в буквальном смысле. У женщин – узкий для родов таз, но с большим тазом женщины не смогли бы бегать… Хороший инженер легко бы предложил лучшее решение, так как женщина могла бы рожать через живот. Но в результате недопускающей радикальных перестроек эволюции мы имеем то, что имеем.

Много неоптимальностей в организме человека связано с быстрой эволюцией. Наша приспособленность к прямохождению явно не идеальна, брюшная стенка слабая, и это результат всяких компромиссов и того, что когда наши предки с такой большой головой начали ходить на двух ногах, то нужно было бы полностью переделывать «дизайн». А эволюция плохо умеет создавать новые дизайны, она не может что-то переделать радикально, она может двигаться от того, что есть, маленькими шажками.

Почему у человека появился именно такой головной мозг, пока остается загадкой. И дело не в объеме, ведь у слона мозг больше, чем у нас по объему. Как известно, природа ни к чему не стремится, у нее нет цели, естественный отбор «тупой» в том смысле, что он ничего не знает о том, что будет даже через сто лет, он стремится оптимизировать, сделать что-то лучше именно сейчас. Он не может принять во внимание, что будет потом. Какого рода деятельность питекантропов привела к тому, что возник мозг, способный сочинять пятиголосые фуги? А если человек не способен сочинять фуги, то он способен их хотя бы слушать. Я не композитор, но могу отличить хорошую фугу от плохой. За счет чего эволюция создала такую способность? Ответа на этот вопрос мы просто не знаем.

Гриша Перельман доказал гипотезу Пуанкаре о свойствах поверхности четырехмерного шара. Скажите мне, пожалуйста, какого рода естественный отбор мог привести к возникновению мозгов, которые способны ставить и даже решать задачи такого рода? Вся жизнь наших предков прошла в пещерах, они дубинами мочили мамонтов и друг друга, и потом, когда развилась цивилизация, за какое-то короткое время появился Перельман, который может решать такие задачи. Огромное число интеллектуальных возможностей человека стало появляться только в условиях цивилизации. Если бы Перельман жил в пещере, то он вместе со всеми бил бы дубиной медведей, а не занимался бы математикой.
Эволюция происходит под действием естественного отбора, и все то, что в организмах есть сложного, возникает за счет адаптации. Более того, этот отбор должен все время действовать и адаптацию поддерживать. Поэтому мне совершенно непонятно, зачем питекантропу нужен был мозг, который был бы способен к высшим достижениям науки и искусства. Можно, конечно, сказать, что сидел на небе господь бог, который навставлял нам соответствующих мутаций, но это – довольно странное предположение. Когда обсуждаешь естественный отбор и говоришь о способности быстро бегать, то все понимают, как естественный отбор мог ее создать, но когда мы говорим о хокку или китайской философии, то совершенно непонятно, в каком направлении действовал естественный отбор. Можно сказать, что все эти способности являются побочным следствием естественного отбора на что-то другое. Однако почему естественный отбор, который совершенствовал нашу способность бить кокосовым орехом кого-то по башке, привел к тому, что у человека появилась способность сочинять стихи, я не понимаю.

Мозги у палеолитических людей пять тысяч лет назад ничем не отличались от наших, то есть возможности мозга, которые использует Перельман, возникли в условиях, в которых они вообще не могли никак проявиться – ведь в пещерах не надо было ходить в школу, университет, читать учебники. Но каким-то образом оказалось, что естественный отбор, действующий на питекантропа, создал мозги, которые в соответствующих условиях могут доказывать теоремы, писать фуги и рисовать картины Рафаэля, писать стихи Ахматовой. Если вам кто-то скажет, что знает, как это случилось, то такой человек будет лжецом.

Какое будущее ждет современного человека? Есть две новости: плохая и очень плохая. Если мы не загнемся от изменений климата, то человеческий род неизбежно деградирует из-за почти полного прекращения действия естественного отбора. В цивилизованных странах отбор действует очень слабо. Потому что задача современной медицины состоит в том, чтобы отбора не было, чтобы каждый человек мог реализовать свою возможность и иметь столько детей, сколько ему хочется, а не столько, сколько он может иметь биологически.

Природу обмануть нельзя, на коротких временах последствия всего этого не ощущаются, но даже для одного поколения число вредных мутаций увеличивается на два процента. Поскольку даже на Западе отбор был прекращен не на сто процентов и всего лишь несколько поколений назад, когда там появилась канализация, то на сегодняшний момент результаты этого бесконтрольного накопления мутаций очень небольшие. Но на большом материале их уже можно будет увидеть. И если вдруг человечество просуществует еще десять поколений, то эта проблема будет уже очевидна.

Недавно вышла статья, демонстрирующая медицинское значение новых мутаций. Взяли группу детей-аутистов и шизофреников, сравнили с контрольной группой здоровых детей и нашли у первой группы кучу новых мутаций, то есть их не было у ­родителей больных детей. То, что эти ребята больны, в существенной степени объясняется новыми мутациями.

Может ли быть выход из ситуации, когда прекращается действие естественного отбора? На мой взгляд, никакие меры по повышению рождаемости эту проблему не решат. Ведь проблема не в увеличении числа детей, а в том, что нужно, чтобы количество детей у человека было связано с качеством его генотипа. Естественный отбор – это когда особи с разными генотипами оставляют разное количество потомков. Я не могу представить себе никаких возможностей для того, чтобы человеческая популяция сейчас улучшалась. А то, что она ухудшается, – это очевидно.

Что происходит с биологической популяцией, если в ней отключить естественный отбор? На эту тему было много экспериментов. Ничего хорошего не происходит, она деградирует. Но не очень быстро. Возьмем Японию. Там живут сто миллионов человек, и это достаточно большая популяция, чтобы в ней мог эффективно действовать естественный отбор, и проблема не в том, что японцы женятся на японках, а в том, что естественный отбор там практически прекращен. Можно быть умным и сильным японцем, а можно тупым и слабым, все равно у тебя будет одно и то же количество детей. Если любая семья имеет по два потомка, то тем самым естественный отбор по определению не действует. И в человеческой цивилизации он значительно ослаблен, и тем самым мутационный процесс полностью в популяции бесконтролен. Ни к чему хорошему это привести не может, но, к счастью, это не сиюминутная проблема. Но как ее решать – не знаю. Не хотелось бы, конечно, думать об обществе, в котором человеку выдают определенное количество лицензий на деторождение, в зависимости от числа вредных аллелей в его генотипе.
Вместе с тем, можно порадоваться тому, что современная биология и медицина стоят на пороге новых возможностей борьбы с различными заболеваниями. Рак – здесь наиболее наглядный пример. Сейчас на эту тему абсолютно взрывной рост данных, потому что появились технологические возможности, которых раньше не было, и здесь от эволюционной биологии много пользы.

Скоро у всякого ракового больного, поступившего в клинику в нормальной стране, будут брать биопсию кожи, маленький кусочек, и секвенировать нормальный геном и злокачественный геном. Появится немыслимое количество генной информации о раковых заболеваниях. И это будет абсолютный переворот в онкологии. Более того, он происходит уже на наших глазах, а через десять лет будут говорить: если рак молочной железы вызван мутациями в таких-то генах, то лечить надо так-то, а если мутации другие, то лечить надо по-другому, а первое лечение будет полностью бесполезным. И соответствующий анализ ракового генома будут делать за три дня. Это не означает, что изобретут эффективную терапию от всех случаев рака. Допустим, я знаю, что у этого больного клетка делится бесконтрольно, потому что у него сломаны гены такой-то, такой-то и такой-то, – ну и что? Само по себе это не позволяет вылечить болезнь, но это совершенно необходимое условие, чтобы дальше пытаться с этим что-то сделать. Примером такого будущего является лекарство против хронического миелобластного лейкоза, которое называется гливек. Оно было сделано специально, чтобы ингибировать одну из тирозинкиназ. Это болезнь, которая была абсолютно неизлечима раньше, а сейчас успешно лечится, и бывают случаи, когда человек полностью выздоравливает. Как-то раз я эту историю рассказывал на лекции в США, встал один студент и сказал, что да, у него была эта болезнь, он принимал гливек, а сейчас здоров.

Прикладная эволюционная биология в контексте онкологии – это, прежде всего, выявление онкогенов и изучение параллельных изменений опухолевых геномов у разных больных. Помимо своей медицинской важности, это еще и просто исключительно интересная наука.

Однако я со скептицизмом отношусь к персонализированной медицине, основанной на данных о генотипе каждого пациента. Вот секвенировали геном великого ученого, лауреата Нобелевской премии за открытие структуры молекулы ДНК Джеймса Уотсона, и нашли у него, по меньшей мере, пятьсот заведомо вредных мутаций. Мы с профессором Гарвардского университета Шамилем Сюняевым еще десять лет назад показали, что каждый человек несет в себе минимум тысячу слабовредных аминокислотных замен и еще гораздо больше некодирующих слабовредных мутаций. Допустим, врачи вам скажут, что у вас пятьдесят мутаций, располагающих к инфаркту, и двадцать мутаций, располагающих к раку желудка. И что вы должны делать по этому поводу? Должны есть овощи, бегать по утрам и не курить. Все и так знают, что нужно есть здоровую пищу, заниматься спортом и не курить. Конечно, информация о генотипе конкретного человека будет содержать много полезного. Одному скажут, что ему нужно бояться инфаркта, другому – диабета, и каждый, возможно, постарается изменить свой образ жизни. Однако, на мой взгляд, все это приведет к увеличению средней продолжительности жизни лишь на два года в­лучшем случае. Если бы все люди бросили пить, курить, проходили бы десять тысяч шагов в день и не дышали бы загазованным воздухом, то эффект был бы больше, а денег потребовалось бы в сто раз меньше.

comments powered by Disqus