Почему неандертальцы были такие носатые. Модель жизни неандертальца
Почему мы так боимся живого неандертальца
Сергей Петухов, обозреватель РИА Новости.
Неандерталец готов к клонированию, осталось лишь найти женщину, готовую стать его суррогатной матерью, заявил американский генетик Джордж Черч в интервью немецкому журналу Der Spiegel.
Профессор Гарвардского университета и Массачусетского технологического института Джордж Черч — один из самых известных и успешных молекулярных биологов в мире. Рисковать своей репутацией, делая безответственные заявления, он вряд ли рискнул бы. Похоже, что возвращение неандертальца в нашу жизнь в обозримом будущем — не такая уж фантастика, и возникают весьма непростые вопросы: нужен ли он нам и что с ним делать?
Некрасивый, но умный
Неандертальцы довольно хорошо изучены. На протяжении 5000 —7000 лет они соседствовали в Европе и на Среднем Востоке с нашими предками, и примерно 24 тысячи лет назад исчезли. Почему — точно никто не знает, да это не так уж важно. Гораздо важнее то, что, несмотря на неказистую внешность, по интеллекту они были выше нас с вами. Мозг у неандертальца и в целом больше, и его кора, непосредственно отвечающая за интеллект, заметно больше, чем у современного человека.
Подчеркиваю, неандерталец был не образованнее нас, а умнее — эту тонкость важно понять сразу. После средней школы самый тупой неандерталец заведомо дал бы сто очков вперед нынешнему человеку. И такого гуманоида предлагается клонировать и пустить в наше общество.
К тому же, пока не совсем понятно, отдельный ли это вид рода Homo, или мы с ним всего лишь разновидности (подвиды) одного вида Homo sapiens, то есть способны скрещиваться и приносить плодовитое потомство. Вот клонируем — и выясним это.
Польза клонирования другого современника наших предков — мамонта — не вызывает сомнений. Мамонтоводческие хозяйства могут снять Крайний Север с нефтегазовой иглы, диверсифицировать его экономику и создать новые рабочие места для коренного населения. А с неандертальцем — сплошные вопросы
Гнилой клон
Прежде всего, возникает сомнение, а точно ли это будет неандерталец, а не какое-нибудь чудовище Франкенштейна, имеющее весьма отдаленное отношение к нашему реальному брату или, в крайнем случае, кузену по разуму? Ведь прошло столько лет, реально ли вообще восстановить его геном?
Сразу после смерти живого существа, еще до того, как наступило трупное окоченение, молекулы его ДНК начинают распадаться. Его режут на куски "ферменты смерти", которые высвобождаются в умирающей клетке. Потом эти куски дробятся на уже совсем маленькие кусочки, и хуже того — одни нуклеотиды теряют часть своих атомов, а другие присоединяют их, неуправляемо превращаясь друг в друга. Далее начинается просто гниение органического вещества, в том числе и того, что осталось от генов. Но и это не все. В мертвеце бурно развиваются бактерии, которые тоже умирают, оставляя в нем фрагменты своего, бактериального, ДНК или РНК, которое у них, у человека, и вообще у любого живого существа состоит из одних и тех же нуклеотидов.
В результате возникает полная каша, на 99% состоящая из продуктов гниения бактериальных генов. И из микроскопических остатков этой каши, каким-то чудом сохранившихся в не полностью истлевших за 50 тысяч лет костях, ученые якобы выделили и полностью восстановили геном неандертальца.
Такого не может быть. Максимум, что могли сделать ученые, это восстановить очень коротенькие последовательности нуклеотидов, то есть маленьких кусочков генов. Но поскольку обломков костей неандертальцев найдено достаточно много, и каждый из них гнил по-своему, то из них можно было восстановить разные куски разных генов. В итоге у ученых получилось что-то вроде детского паззла, большая часть кусочков которого потеряна и вряд ли когда-нибудь найдется. Сложить из этого картину нельзя.
Но генетики нашли выход. Они взяли уже две сложенные картинки на ту же тему — расшифрованные геномы человека и шимпанзе, и, исходя из предположения, что нужная им картинка находится где-то посередине, заполнили дыры в геноме неандертальца. Вряд ли он будет близок к оригиналу.
Рихтовка генов
Расшифровка генома была самой легкой частью задачи, дальше предстояло создать существо с такими генами. Синтезировать ДНК по известной схеме генетики научились уже лет десять назад, и одному из них — Крейгу Вентору — удалось ввести такую рукодельную ДНК в бактерию. Но синтезировать ДНК человека и ввести ее в живую человеческую клетку — задача другого уровня сложности.
Над расшифровкой генома неандертальца трудились десятки весьма заслуженных ученых из респектабельных университетов США, Великобритании и ЕС. Но только один из них — Джордж Черч из Гарварда — придумал, как обойти это препятствие. Его ход был гениальным, как все простые решения.
Он даже не стал пытаться впихнуть синтетическую ДНК в живую клетку, а взял живую клетку человека и начал портить в ней ДНК по плану — расшифрованному неандертальскому геному, который лежал перед ним на бумаге. Вырезал гены, добавлял, переставлял местами, и научился делать это быстро и точно по плану. Об этом он, собственно, и сообщил человечеству с помощью журнала Der Spiegel.
Сильное заявление и жалкие оправдания
Дальше включился "испорченный телефон". Интервью прокомментировали ведущие западные СМИ, их читатели возбудились. Только на форуме британской Daily Mail высказалось больше тысячи читателей, подавляющее большинство — с негодованием, остальные — с презрением. Лишь одна 36-летняя Надежда, судя по имени, наша соотечественница, предложила себя в качестве суррогатной матери для неандертальца.
Коллеги профессора Черча из разных стран, в том числе и России поспешили заявить о невозможности клонирования неандертальца в обозримом будущем, упирая на то, что невозможно имплантировать ДНК неандертальца в человеческую клетку для дальнейшего клонирования. То есть, не дав труда себе даже разобраться в том, что на самом деле предлагает Черч. Особенно забавно было видеть в рядах критиков Черча таких корифеев молекулярной генетики, как Крейг Вентор и Сванте Паабо, которые сами активно участвовали в расшифровке ДНК неандертальца. Словом, складывалось впечатление о банальной зависти мэтров к удачному пиар-ходу коллеги.
На фоне этой травли приятно порадовала гражданская позиция нашего новосибирского академика Анатолия Деревянко, который призвал научное сообщество отказаться от "расизма" в отношении неандертальцев.
Но за криками "Ату его, мракобеса!" никто призыв Деревянко не услышал, а сам профессор Черч даже попытался дезавуировать свои слова на страницах американской Boston Herald, сказав, что его мысль исказили при переводе на немецкий.
Тогда Der Spiegel молча разместил на своем сайте оригинал интервью профессора на английском языке. И теперь любой желающий может лично убедиться, что перевод тут ни при чем. Говорил голубчик и про скорое клонирование неандертальца, и про его суррогатную мать.
Конкуренция насмерть
Кто или что родится из откорректированной под неандертальца клетки человека, ни один из серьезных ученых поручиться не рискнет. Но если для клонирования мамонта это не так уж важно (главное, чтобы новорожденный был большим и волосатым, а если родится с рогами, копытами и выменем — еще лучше, в дополнение к мясу и слоновой кости можно будет доить и рога с копытами заготавливать), то для клона неандертальца важна его аутентичность. Иначе в лучшем случае получится еще один Шариков.
Зачем же уважаемый профессор Гарварда занимается этим? Тут не нужно быть неандертальцем, чтобы догадаться.
"Изучение элементов иммунноглобулиновых интронов мышей" — вы одобрили бы трату денег налогоплательщиков или корпоративных средств на решение такой задачи? А ведь именно этим занимался профессор Черч в начале своей научной карьеры в 1980-х, до того, как принялся расшифровывать геном приматов. Теперь он один из отцов-основателей знаменитого проекта "Геном человека", советник и, возможно, и акционер более двух десятков частных геномных компаний, и тридцать лет спокойно занимается своими любимыми интронами и экзонами. В конце концов, они одни и те же и у мышей, и у человека. А когда проект "Геном человека" исчерпал свою популярность в умах рядовых граждан, на смену ему пришел еще более завлекательный проект — неандертальский.
Ученые никого не обманывают, они действительно работают над клонированием неандертальца и получают на это гранты. Ничего зазорного в такой спекуляции на самом главном чувстве Homo sapiens — неудержимом любопытстве, нет. Цель-то благородная. Как, например, полет на Луну или поиск жизни на Марсе. И польза всем очевидная. Лунная программа, как теперь общепризнано, стала в 1960-е годы локомотивом американских высоких технологий. Так и в ходе клонирования неандертальца ученые сделают много полезного.
А клонировать они его не будут, даже если им дать точную копию его ДНК. Слишком опасно. Возрожденные неандертальцы будут и физически сильнее, и, главное, умнее людей. Придется либо снова их всех перебить до одного, либо уступить им лидерство во всех областях современной жизни — политике, спорте, искусстве, бизнесе. И в науке тоже. Кто же из ученых такое допустит?
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции
ria.ru
Почему неандертальцы были такие носатые
Удлиненный нос неандертальцев помогал им вдыхать больше воздуха и лучше его согревать.
Неандерталец, реконструкция. (Фото ruben berges / Flickr.com) Череп человека современного вида (Homo sapiens; слева) и неандертальца (Homo neanderthalensis; справа). (Фото: hairymuseummatt / Wikimedia)
‹
›
У неандертальцев было много общих черт с человеком разумным: специалисты назовут тут и подъязычную кость, необходимую для речи, и устройство таза, помогающее ходить прямо, и большой череп – для большого мозга. С другой стороны, у них сохранялись некоторые архаические черты от предков-приматов, в первую очередь большие надбровные дуги и маленький подбородок.
А вот что касается длинного, вытянутого вперед лица – точнее, средней части лица вместе с носом – то это была собственная особенность неандертальцев, которая отличала их как от Homo sapiens, так и от предков. Зачем неандертальцам понадобилось такое длинное лицо?
По одной из гипотез, массивные лицевые кости обеспечивали большую силу укуса передним зубам. Однако исследователи из Университета Новой Англии в Армидейле и их коллеги из других научных центров Австралии, Германии, США и Великобритании утверждают, что тут все дело в другом.
Авторы работы проанализировали строение черепа неандертальцев с помощью компьютерной томографии и построили для него 3D-модель – на такой виртуальный череп можно было действовать виртуальной силой, не опасаясь сломать его. Точно такие же модели сделали и для человеческого черепа, и для черепа гейдельбергского человека (Homo heidelbergensis), еще одного вида людей, жившего между 700 тыс. и 200 тыс. лет назад.
Когда у всех трех виртуальных моделей сравнили силу укуса, то пришлось признать, что у неандертальцев она не так уж сильно и отличалась от его ближайших родственников из рода Homo; то есть массивные лицевые кости не помогали зубам сильнее давить при укусе.
Тогда на виртуальный череп нарастили виртуальные мягкие ткани, чтобы посмотреть, как будет идти воздух по носовому дыхательному пути. И тут оказалось, что носовые полости неандертальцев согревали и увлажняли воздух лучше, чем нос гейдельбергского человека, но хуже, чем нос современных людей.
Впрочем, и H. heidelbergensis, и H. sapiens неандертальцы обогнали по другому параметру: неандертальский нос позволял вдыхать и выдыхать больший объем воздуха, чем у обоих других видов людей (по сравнению с человеком разумным – даже в два раза больший). Подробно результаты исследований описаны в Proceedings of the Royal Society B.
Неандертальцы жили в холодном и сухом климате последнего ледникового периода (глобальное похолодание началось около 110 тыс. лет назад и окончилось около 11,7 тыс. лет назад; неандертальцы же исчезли около 40 тыс. лет назад). Так что нет ничего удивительного, что им понадобился длинный нос, хорошо согревающий и увлажняющий вдыхаемый воздух; с другой стороны, дополнительные объемы кислорода, подстегивающие обмен веществ, помогали согреться и в тоже время обеспечивали организм дополнительной энергией, когда неандерталец гнался на холодном воздухе за добычей.
По материалам LiveScience.
www.nkj.ru
Ученые выявляют, почему вымерли неандертальцы – дана математическая модель
Человек разумный, на самом деле, не был ни умнее, ни более ловким и явно не сильнее. Однако многочисленнее и, как следствие, упорнее
Неандертальцы исчезли не потому, что современные люди были самыми умными или лучшими. Нас просто было больше, сообщают Нескучные новости со ссылкой на научный журнал Nature Communications.
Ученые десятилетиями выдвигали заманчивые объяснения о современном человеке как о доселе невиданной креативной и технологически выдающейся природной силе, которая возникла в Африке и распространилась по всей планете, вытеснив все прежде существовавшие типы людей. Но теперь новые изыскания показывают, что мистическое исчезновение неандертальцев может быть объяснено гораздо более банальной причиной. Их судьба была решена, потому что в Африке существовала более крупная общность современных людей, которые медленно в течение многих тысячелетий проникали в Европу.
«Все теперь сводится к тому, чтобы спросить самих себя, что же произошло до того, как мы выдвинули такие простые объяснения, как изменения климата, более развитый ум, продвинутая культура или разнообразное питание. Мы можем показать, что при прочих равных условиях нужно было ожидать, что неандертальцы все равно вымерли бы, независимо от всех этих факторов. Это, естественно, не означает, что этих факторов не было, но мы все-таки ожидали то, что фактически произошло», — говорит научный работник Стэнфордского университета в США Орен Колодни (Oren Kolodny), автор нового исследования.
Это исследование — глоток «приятного свежего воздуха»
Директор и профессор эволюционной истории Государственного научно-исторического музея Петер Кьергорд с воодушевлением воспринимает новый взгляд на один из больших и классических вопросов в истории развития человека.
«Мы получаем глоток приятного свежего воздуха, используя хорошо знакомые эволюционные модели гоминидов (индивидов, к которым принадлежит линия развития человека, ред.). По моему мнению, в изучении человеческой эволюции было слишком много консерватизма и брезгливости. Мы придавали слишком большое значение распространенной идее, восхваляющей уникальные свойства человека, которого впрочем совершенно безосновательно оценивали иначе, чем всех остальных животных», — говорит Кьергорд, который сам не участвовал в исследовании.
Математическая модель может объяснить исчезновение неандертальцев
Самовосхваление основывается на том, что мы, люди, с течением времени вообразили, что являемся чем-то особенным. Поэтому мы вцеплялись в находки, которые можно было истолковывать так, будто наши предки были более умными, а о неандертальцах мы говорили, что они были глупыми, ленивыми и примитивными. Вместо всего этого мы должны были работать трезво и непредвзято так, как сегодня пытаются это делать ученые.
Используя математическую модель, которая сравнивает неандертальцев с современными людьми и всего лишь рассматривает разницу в величине популяции и схемах миграции, ученые могут объяснить те схемы распространения, которые соответствуют археологии.
Замену неандертальцами можно объяснить тем, что отдельные небольшие группы современных людей, а не мощная волна, в течение тысячелетий приходили в Европу из Африки. Большинство из них погибали, некоторым, видимо, посчастливилось осесть в Европе, несколько поколений из них вымерли и были снова заменены неандертальцами.
Но если небольшие группы появлялись снова и снова в течение тысячелетий, то, как показывает модель, некоторая часть таких людей неизбежно оседала, распространялась и увеличивалась количественно так сильно, что, в конце концов, неандертальцев не осталось.
Так эта простая модель может объяснить исчезновение неандертальцев.
«Раньше об этом думали как о вопросе качества, а теперь это исследуют как вопрос количества и показывают, используя несколько реалистичных сценариев, что теперь это можно сделать. Это действительно хорошо, потому что с новыми данными в будущем можно будет проверить некоторые вещи, например, что за пределами Африки в течение длительного времени была небольшая группа современных людей», — говорит Миккель Хейде Шируп (Mikkel Heide Schierup), профессор Центра биоинформатики Орхусского университета.
Эволюция не обязательно объясняется селекцией
Это исследование ученых приводит к мысли о том, что идея о наших особых хороших биологических чертах отпадает, вместо нее появляется утверждение, что все наше существование сводится к вопросу о случайностях. Однако все это не настолько неожиданно, как может показаться.
«С 70-х годов прошлого века существует так называемая нейтральная модель эволюции, показывающая, что многие результаты эволюции совершенно не должны объясняться селекцией, которую многие впрочем воспринимают как существующий главный источник изменения биологического мира. Статья подводит к пониманию того, что нам нужно несколько ясных гипотез как для объяснения взаимодействия между неандертальцами и гомо сапиенс, так и для объяснения исчезновения неандертальцев. Мы можем смоделировать эти гипотезы и потом использовать, например, археологию и новые исследования ДНК, чтобы их протестировать», — говорит преподаватель доисторической биологии Орхусского университета Феликс Риде (Felix Riede).
Один вымрет или двое приспособятся
Идея нового исследования появилась два года назад, когда у Орена Колодни во время интересного доклада возникла мысль о том, как собственно нужно решать вопрос о загадочном исчезновении неандертальцев.
«Я понял, что сначала нужно иметь нулевую модель, которая описывает, что желательно получить, когда эти двое встретятся. Если это были только два вида животных, которые обычно занимают одну и ту же экологическую нишу, то что тогда должно было произойти, когда они находились в одной и той же области?» — говорит Орен Колодни.
Ответ хорошо известен: они будут конкурировать за одни и те же ресурсы и тогда один вид вымрет. Или же они заключат эволюционную «сделку», когда каждый вид будет специализироваться в своей части экологической ниши, чтобы таким образом поделить эту область между собой.
В случае с неандертальцами и современными людьми ответ был довольно ясен для Колодни: оба вида жили, используя тот же самый широкий диапазон ресурсов, жили в одних и тех же жилищах, создавали одинаковые каменные орудия и т.д.
Орен Колодни очень сомневался в том, что неандертальцы и современные люди будут делить нишу. И поскольку популяции обоих видов были относительно небольшими, было бы трудно представить себе, как они должны были получать потомство, достаточное для того, чтобы каждый эволюционно специализировался в своей части биоценоза.
«Я предполагал в качестве отправной точки, что один из видов вымрет. Вопрос заключался только в том какой», — говорит Орен Колодни.
Неандертальцы должны были ожидаемо вымереть
Ответ может дать величина популяции и миграция между Африкой и Европой. Людей в Африке было больше, чем неандертальцев в Европе, так как условия в Африке давали возможности для жизни большего количества индивидов. Поэтому африканский вид (современные люди) в среднем больше шли из Африки в Европу, где жили неандертальцы, а не наоборот.
Большинство исследователей сегодня согласны с тем, что современные люди в последние 120 тысяч лет двигались из Африки на территорию Ближнего Востока и, может быть, дальше к Европе. Это не было большим переселением тысяч охотников и собирателей плодов, это были мелкие группы, насчитывающие менее 50 индивидов. И, может быть, подобный процесс происходил так редко, что переселение различных групп разделял период в 100 или более лет.
Если это был такой спокойный и тихий поток людей, все время создававший миграционное давление на Европу, то результат ясен — «гибель неандертальцев была абсолютно такой, какой я ее себе представлял», — говорит Колодни.
По словам Колодни, важным вопросом является, могло ли исчезновение неандертальцев, с реалистической точки зрения, произойти в тот период, который намечали исследователи.
Развитая математическая модель
Мысли о проведении эксперимента превратились в математическую модель, которая четко показала, что два вида разделились на две группы соответственно в Европе и Африке и что миграция проходила между этими двумя континентами.
У модели есть ограничительная функция, рассчитанная на определенное количество групп, поэтому когда одна группа случайно вымирает, она заменяется в модели новой группой, которая может быть или современными людьми или неандертальцами.
Вместе с математиком профессором Стэнфордского университета Маркусом Фельдманом (Marcus Feldman) Колодни испытал в модели массу различных параметров (например, величины популяций, где группы быстро заменяют друг друга и т.п.) и почти во всех «приемлемых» предположениях параметров результат показывает, что замена неандертальцев современными людьми происходит в соответствии с периодом примерно в 12 000 лет. Именно такой период фактически соответствует археологическим находкам (39 —51 000 лет тому назад).
Модель сводит счеты с нашим эго
Исследователи также испытали и более сложные (реальные) модели. И каждый раз результаты попадали в реалистичный временной период таким образом, что замена неандертальцев может быть объяснена разницей в величине популяций и схемами переселения. Поэтому отпадают привычные объяснения об особенных свойствах современных людей или худших свойствах неандертальцев.
«Глубоко в нас сидит убеждение в том, что мы есть здесь потому, что были самыми умными и у нас были некоторые хорошие качества. Но хорошо, что модель все это опровергает и показывает, что не всегда бывает нужна причина, это вполне может быть только игра случайностей. Различия, которые мы находим между современными людьми и неандертальцами, могут тоже быть правильными, как, например, то, что мы больше торговали (чем неандертальцы, ред.), но нельзя утверждать, что именно поэтому мы здесь сейчас», — говорит Миккель Шируп (Mikkel H. Schierup).
Движущей силой была не культура, а количество
Фельдман и Колодни указывают, что существовавшие до настоящего времени наблюдения и аргументы, подтверждающие, что современный человек, пришедший из Африки, обладал новыми и лучшими качествами, несостоятельны.
Оказывается, что те найденные улучшенные каменные орудия и предметы искусства, которые используются для таких аргументов, во многих местах появляются лишь спустя 10 — 20 тысяч лет после того, как туда пришли первые современные люди.
«Таким образом, мы считаем, что движущей силой замены была не продвинутая культура. Культура, напротив, была продуктом. Культурные изменения были вызваны взаимодействием между двумя видами с приспособлением к новому биоценозу», — объясняет Орен Колодни.
Исследование открывает двери для большого прогресса
«Данное исследование особенно интересно потому, что опровергает теорию о том, что неандертальцы вымерли, так как гомо сапиенс имел преимущества по сравнению с ними. Конечно, нет никакого основания верить, что развитие все время шаг за шагом следовало этой модели, но она вооружает нас великолепным аналитическим инструментом, чтобы взглянуть как на уже известный материал, так и на новый недавно появившийся. Это дает нам хорошую отправную точку, чтобы проверить другие сценарии и оценить новые и старые находки», — говорит Петер Кьергорд.
Орен Колодни в первую очередь рассматривает это исследование в качестве примера того, как различные эксперты могут вести нас вперед и дать нам больше знаний об эволюции человека.
«Это такие взаимосвязанные исследования в различных областях, которые открывают нам новые горизонты и которые, как я верю, дадут нам ответы в будущем», — говорит Колодни.
То же самое говорит и Петер Кьергорд: «Пришло время получения результатов в этой области, и мы серьезно используем все взаимосвязанные отрасли науки со всеми их ресурсами. Я предвижу большой прогресс в ближайшие годы».
