Как человек отключает естественный отбор
Срочная новость
Названы лучшие работы конкурса «Снимай науку!»
Названы лучшие работы конкурса «Снимай науку!»
Обратная сторона современной гуманистической медицины — порча генофонда.
Человек — продукт эволюции. На протяжении 4 млрд лет она безжалостно отсекала тех, кто не был приспособлен к текущему моменту. Сегодня естественный отбор почти отключен, и это неизбежно отражается на генофонде. Современная медицина стремится к тому, чтобы выживали все, независимо от накопленных мутаций. Но насколько это соответствует замыслу природы?
Рассказывает кандидат биологических наук, профессор биологии Мичиганского университета Алексей Симонович Кондрашов — гость программы «Вопрос науки» с Алексеем Семихатовым.
Положительный отбор — двигатель эволюции
Когда мы говорим про эволюцию, имеем в виду положительный отбор.
Его еще называют дарвиновским, когда полезным оказывается какой-то генетический вариант, ген, аллель, которого у исходных популяций нет или он очень редок. Вот жили обезьяны, но вдруг условия изменились и им захотелось стать людьми. Для этого им надо накопить тысячу аллелей, которых у них просто нет. И вот сидят обезьяны и ждут, когда же возникнет соответствующая мутация. Потом мутация возникает, и, если повезет, ее частота в популяции обезьяны растет. В результате обезьяна сделала шаг к человеку — это и есть эволюция. И это называется положительный отбор, то есть отбор, который благоприятствует варианту исходно редкому или вообще отсутствовавшему.
А бывает отбор отрицательный. Это отбор в пользу варианта, который в данный момент в популяции частый. И, соответственно, когда возникает за счет мутаций редкий вариант, он вреден. Вреден именно в данный момент. Может быть, в будущем, если возникнет еще какой-нибудь другой признак, он станет полезным. Но в данный момент он вредный, ведь эволюция не знает, что будет дальше, у нее нет никакого предвидения.
Приведу пример.
Допустим, я принадлежу к популяции чернокожих и живу в Африке. Если у меня возникнет мутация, делающая меня светлокожим, то это вредно, ведь я живу в тропиках. А если я из тропиков убежал на север, то это полезно. Я делю мутации на полезные и вредные в зависимости от того, как они в данный момент влияют на приспособленность вида
Если ты живешь в постоянных условиях, то ты и не будешь меняться. Можно привести в пример живых ископаемых. Какой-нибудь мечехвост или гинкго за 200 млн лет морфологически никак не изменился. Если выкапывать из триасовых отложений гинкго, оно морфологически от современного почти не отличается.
В то же время постоянно происходят вредные мутации. Мутационный процесс неостановим просто потому, что законы физики не позволяют нам копировать последовательности ДНК без ошибок. Так что ошибки в природе происходят всегда. Эта ошибка может затронуть неважный участок ДНК — и тогда она будет, как мы говорим, селективно нейтральна.
Ошибка может быть и вредной, и полезной. Кто-то из отцов-основателей генетики сказал, что улучшать генотип за счет мутаций — это все равно что улучшать статую, обстреливая ее издали из пулемета. Есть вероятность, что ты отобьешь ей что-то лишнее, но вероятность эта маленькая. Так что удивляться надо полезным мутациям, а не вредным. В этом смысле отрицательный отбор — это тупая сила, сохраняющая статус-кво и действующая всегда. Если его отключить, то ничего хорошего не будет.
Что такое отбор? Отбор — это когда разные твари производят разное количество потомков. Возьмем популяцию мух и сделаем так, чтобы от каждой пары оставалось ровно два ребенка: дочка-муха и сыночек-муха. Дальше они будут между собой снова случайно скрещиваться и жить. Этот опыт мы сделали больше 20 лет назад. И за 30 поколений приспособленность популяции упала вдвое, потому что всякий отбор был отключен. Причем отключен был и отрицательный отбор — они просто свободно копили мутации.
Если каждая скотина приносит определенное число потомков, отбор не работает по определению. Эволюция происходит за счет положительного дарвиновского отбора, а с точки зрения поддержания результатов эволюции мы являемся крайне маловероятным и неравновесным объектом. Если постараться, чтобы все выживали и жили счастливо, что является целью медицины, то тогда генофонд получится — и, соответственно, уже получается — плохим.
Генофонд портится от гуманистических медицинских мер — это очевидно, и с этим никто не спорит. Но есть вещи неочевидные. Как быстро это приведет к каким-то существенным последствиям? Надо понимать, что вопросы научные и вопросы этические полностью расцеплены. Очень часто люди сразу начинают нести какую-нибудь фашистскую чушь и говорить: раз так — давайте не будем лечить больных. Вопрос о том, что надо делать, совершено никак с генофондом не связан. Гуманистическая точка зрения, принятая в цивилизованных странах, заключается в том, что жизнь человека важнее. Но оттого, что мы такие хорошие гуманисты, законы природы действовать не перестают и, соответственно, нужно понимать, что будет.
И тут возникает несколько интересных вопросов. Вопрос первый: до какой степени отбор популяции человека реально отключен? Ответ: конечно, он не отключен полностью. В отличие от опыта с мухой, который мы поставили, у человека есть существенная изменчивость по количеству детей. Правда, в большой степени эта изменчивость не приводит ни к какому отбору. Потому что то, сколько у тебя детей, зависит от чего угодно: от религиозных взглядов, жизненных установок, и гораздо меньше в современном обществе это зависит от твоего генотипа.
Отбор сейчас, безусловно, слабее, чем он был, когда наши предки были питекантропами и жили в пещерах, но вот насколько он слаб, мы на самом деле не знаем. Тут есть еще одна хитрость: тот отбор, который в популяции человека сейчас действует, может оказаться плохим. Недавно в Америке и в Исландии в независимых друг от друга исследованиях были получены очень интересные выводы: отбор действует против генов, которые способствуют получению образования. То есть чем больше у тебя аллелей, коррелирующих с получением образования, тем меньше у тебя детей.
Рано или поздно такой неправильный отбор приведет к тому, что аллели, препятствующие получению образования, будут в популяции накапливаться.
Такой отбор действует в наши дни, исследования проводятся на современном срезе. Берут 100 000 исландцев и смотрят, сколько у них детей и сколько у каждого из них аллелей, способствующих получению образования. Выясняется, что чем больше таких аллелей, тем меньше детей. Мы не знаем, что было сотни лет назад, было ли больше или меньше детей у грамотного викинга. И не знаем, продлится ли такая ситуация еще 100 лет.
Эффект возраста отца и мутацииПо моим ощущениям, все получится как у мухи: мы меняемся на несколько процентов за поколение. Могу сказать, на чем основано мое мнение. Пожалуй, наиболее убедительные данные — это возраст отца. У женщины все яйцеклетки практически готовы, когда она еще не родилась на свет. За четыре месяца до рождения деление в женском зародышевом пути прекращается. А если ты мужчина, ты продолжаешь как дурак генерировать сперматозоиды всю свою жизнь.
В каком бы возрасте ни размножалась женщина, ее яйцеклетка проходит примерно через 35 делений. Если мужчина размножается в возрасте 18 лет, то его сперматозоид прошел через 150 делений. А если он размножается в возрасте 70 лет, его сперматозоид прошел через 600 делений, и, соответственно, он наградит своего ребенка в четыре раза большим числом мутаций.
Ученые сравнивают разные параметры детей, родившихся от молодых и старых отцов. Есть нюансы, но общая картина вырисовывается. Дети, рожденные от старых отцов, существенно уступают детям, рожденным от молодых отцов, по самым разным параметрам, прежде всего когнитивным: по скорости развития, по общему интеллекту, по всяким образовательным тестам. Страдает в первую очередь мозг, потому что это самая сложная структура в организме, содержащая большую часть наших генов. Если в моих мышцах работает 5% моих генов, то в мозгу их 80%. И, соответственно, по нему мутации бьют больше всего. Наша сложность — это прежде всего сложность мозгов.
Почему я говорю о возрасте отца? Потому что эффект возраста отца примерно равен общему эффекту накопления мутаций за одно поколение.
И эффект возраста отца составляет больше процента, но меньше 10%. Если у ребенка папаше 70 лет, то когнитивные параметры этого ребенка в среднем будут уступать когнитивным параметрам ребенка, у которого папаше 18 лет, на 3%. В разных опытах, в разных исследованиях получаются очень разные результаты, но порядок такой. Из этого я делаю вывод, что если вообще в течение поколения полностью отсутствует отрицательный отбор, то именно на 3% все будет путаться. На мухе у нас получался результат 2%, но у мухи геном меньше нашего в 30 раз. Новорожденный мушонок несет одну вредную мутацию, а новорожденный человек несет примерно десять вредных мутаций.
Я говорю именно о вредных мутациях. Всего новорожденный ребенок несет 60 мутаций. Но поскольку 90% нашего генома — это мусор, а 10% — не мусор, значит, из этих 60 примерно пять-шесть штук попадут туда, где они важны, и они практически все будут вредны.
Представьте, приходит женщина к врачу, а врач ей говорит: «Поздравляю, вы беременны. Надеюсь, вы родите мутанта».
Можете вы себе представить такого врача? Не можете. Потому что с точки зрения человеческого гуманизма практически все мутации — это плохо. А то, что одна мутация из миллиона полезная, будущей матери глубоко по барабану. Она не хочет, чтобы ее ребенок был мутантом.
Конечно, от накопления вредных мутаций за десять лет человечество не вымрет. Но нужно уже сейчас изучать этот вопрос и получать более точные данные. Сейчас все кричат про редактирование геномов — всякие CRISPR. Появляется надежда, что все геномы отредактируют. Но современные методы редактирования геномов на много порядков величины недостаточно точны, чтобы их можно было применять на людях. Я, в принципе, большой сторонник редактирования геномов и не вижу никаких принципиальных этических проблем. Мы же не хотим, чтобы ребенок получил какие-то вирусы от своих родителей. Почему же мы хотим, чтобы ребенок получил от родителей вредные аллели? Так что, если бы можно было эти вредные аллели аккуратно вернуть к норме, я считаю, что это не только этически допустимо, а этически необходимо.
Но если ты при этом все перекорежишь… Пока никаких методов даже на горизонте не видно, и совершенно не факт, что это когда-нибудь вообще станет возможно.
Существующие методы абсолютно далеки от реальности. И все рассказы о применении их на человеке — это злонамеренное вранье. Все равно что изобрели каменный топор и сказали, что теперь мы можем делать коронарное шунтирование. Вы же не будете его делать топором? И здесь это то же самое. Есть одна единственная генетическая манипуляция, которую на людях можно делать, — это замена митохондрий. Если у женщины митохондриальная мутация, которая сделает ее ребенка неизлечимо больным, то можно взять яйцеклетку другой женщины, вынуть из нее ядро и вставить в него оплодотворенное ядро из яйцеклетки будущей матери. И тогда получится, что рождается ребенок, у которого есть генотип мамы, генотип папы, а митохондриальный генотип — это маленький-маленький кусочек — вообще от третьей женщины, здоровой. Вот это единственная хитрая ситуация, где генетическая манипуляция возможна.
Это неплохо, но это очень редкая ситуация. Вот возьмем среднего здорового человека — меня. У среднего здорового человека мутаций в генотипе порядка 1000 штук (и это только те, которые заменяют аминокислоты белка). Мне уже размножаться поздно, но, если бы я собирался размножаться, конечно, я был бы рад, чтобы в моих половых клетках эти вредные аллели заменили на нормальные. Зачем детям передавать всякую бяку? Но возможность поменять 1000 каких-то букв в геноме на другие — это сейчас абсолютно из области фантастики.
Главный эволюционный механизм, который нам позволяет существовать, — это система снижения скорости мутирования. Вероятность ошибки на одно удвоение ДНК — 1 на 10 млрд. Вы можете себе представить, что вы печатаете и делаете одну ошибку на 10 млрд символов? Одну на 100 млн страниц? Вот так и работает наша клетка. Следит за этим полимераза. И это самое важное, что вообще нам позволяет существовать.
com/embed/WO6IV4dLwmc» frameborder=»0″ allowfullscreen=»allowfullscreen»> На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации
Расскажите друзьям
- Съедобное / Несъедобное
Человечество стало еще ближе к массовому потреблению искусственного мяса
-
- Космическая гонка
Корабль «Орион» прошел первое сближение с Луной
- Хтоническое
Капли древнего моря: найдены пузырьки с морской водой, запечатанные 390 млн лет
- Раскопки
Археологи открыли старейшую гробницу Египта, ориентированную на зимнее солнцестояние
Осторожно… паразиты! Стартует новый познавательный цикл на канале «Наука»
Челябинский метеорит, кристаллы
Sergey Taskaev et al./European Physical Journal Plus, 2022
В пыли Челябинского метеорита нашли невиданные ранее кристаллы
Solar Dynamics Observatory
Орбитальная обсерватория сняла эпическое видео транзита Луны по диску Солнца
East News
Большой адронный коллайдер разогнался до беспрецедентного уровня энергии
Shutterstock
Ученые объяснили, почему рыба морской дракон выглядит так странно
© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
Флуоресценция, суперпрочный клей и многое другое: за что дали Нобелевскую премию по химии
Хотите быть в курсе последних событий в науке?
Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку
Ваш e-mail
Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Ученые определили, что образование является одним из двигателей современной эволюции человека
Наука
close
100%
Генетики наконец выяснили, прекратилась или до сих пор продолжается эволюция человека.
Исследование показало, что естественный отбор по-прежнему влияет на рост и развитие популяции. Отдел науки «Газеты.Ru» разбирался, какие характеристики фенотипа могут быть следствием эволюционного процесса и как связан уровень образования людей с их способностью к размножению.
Естественный отбор регулирует эволюционный процесс, в ходе которого в популяции увеличивается число особей, максимально приспособленных к тем или иным условиям жизни. Приспособленность же, в свою очередь, определяется генотипом и средой обитания организма и проявляется через фенотип — совокупность особых черт живого организма, сформировавшихся в ходе его индивидуального развития.
Почему женщинам выгодно быть безграмотными
О том, почему люди заботятся об инвалидах и с какой точки зрения сейчас выгодно быть бедными и безграмотными…
12 февраля 14:27
Антропологи и биологи всего мира задаются вопросом, протекает ли эволюция Нomo sapiens непосредственно сейчас,
а также пытаются выяснить, что именно в современной жизни может повлиять на приспособленность людей, то есть на способность индивидов с определенным генотипом к размножению.
Некоторые ученые предполагали, что человек прекратил эволюционировать примерно 40–50 тыс. лет назад, однако оказалось, что такие черты, как устойчивость к малярии и адаптация к высотной поясности, возникли относительно недавно. Кроме того, выяснилось, что индекс массы тела и рост европейцев также являются результатом естественного отбора.
В предыдущих исследованиях ученые уже пытались понять, как связан пожизненный репродуктивный успех (количество копий генов, которые родители передают следующему поколению, также способному к размножению) с различными фенотипами современной человеческой популяции, которая характеризуется довольно низкой смертностью,
и обнаружили, что эти два показателя коррелируют между собой.
Юбилей эволюции
155 лет назад, 24 ноября 1859 года вышел один из самых основополагающих трудов в истории науки — книга…
24 ноября 15:16
Джонатан Бошамп и команда ученых из Гарвардского университета использовали статистические методы для анализа связей между относительным пожизненным репродуктивным успехом — отношением показателя репродуктивного успеха человека к среднему показателю репродуктивного успеха людей одного пола и возраста — и генетическими вариациями, связанными с определенным фенотипом.
Анализ охватывает женщин и мужчин, фенотип которых характеризовался семью различными показателями: ИМТ, ростом, содержанием глюкозы в крови, взятой натощак, общим содержанием холестерина в плазме, а также возрастом, в котором у женщин, участвовавших в исследовании, началась первая менструация (менархе). Также генетики рассматривали уровень полученного образования, который, как было доказано раньше, отчасти зависит от генетики, и склонность человека к развитию шизофрении.
Ученые сосредоточили свое внимание на людях преимущественно европейского происхождения, родившихся между 1931 и 1953 годами и принимавших участие в американском исследовании состояния здоровья HRS. Данное исследование включает информацию о здоровье 20 тыс. людей старше 50 лет, которые ввиду своего возраста уже не способны продолжить род.
Оказалось, что люди с низким уровнем образования, а также женщины низкого роста или же с лишним весом имеют самый высокий относительный пожизненный репродуктивный успех.
Чтобы проверить, действует ли естественный отбор на генетические вариации, связанные с указанными фенотипами, итоговые статистические данные ученые использовали для поиска отличий последовательности ДНК размером в один нуклеотид (однонуклеотидных полиморфизмов) в геноме исследованных людей.
Джонатану Бошампу удалось выяснить, что естественный отбор действительно дает преимущество людям с генами, связанными с низким уровнем образования.
Как запрещали эволюцию
О том, как теорию эволюции Дарвина пытались запретить на законодательном уровне, почему конец этому был…
05 мая 10:34
По итогам исследования, опубликованного в научном журнале PNAS, ученые предположили, что раз помимо отрицательной связи между уровнем относительного пожизненного репродуктивного успеха с уровнем образования представителей обоих полов связи между прочими показателями не так велики, то их отсутствие может быть связано с недостатком статистической информации.
Тем не менее в нежелании людей с хорошим образованием иметь много детей американские исследователи винят именно естественный отбор.
Помимо того что у образованных людей рождается меньше детей, нередко это происходит в зрелом возрасте, что также уменьшает шансы потомства на успешное воспроизводство.
Впрочем, не стоит бояться, что скоро в результате естественного отбора гены, способствующие получению хорошего образования, вовсе исчезнут: немаловажным также является тот факт, что естественный отбор на сегодняшний день действует медленнее, чем в эпоху, когда факторы окружающей среды в большей степени регулировали, выживет ли та или иная особь или нет.
Человек адаптировался к самым суровым природным условиям, и это значит, что на ход эволюции начинают влиять совсем другие процессы. Кроме того, степень образованности человека зависит далеко не только от генетики, но и от социальных условий, в которых воспитывается человек.
Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Новости
Дзен
Telegram
Картина дня
Депутаты Госдумы призвали весь мир осудить расстрел российских военнопленных
В Госдепе США заявили, что отслеживают сообщения о расстреле ВСУ российских пленных
Киев требует от Москвы больше платить за прокачку нефти в Европу по «Дружбе»
«Транснефть» поучила уведомление «Укрнафты» о подорожании транзита нефти в 2023 году
Засечная черта: в Белгородской области начали возводить оборонительные сооружения
Губернатор Белгородской области Гладков сообщил о создании в регионе линии обороны
CGTN: не менее 36 человек погибли при пожаре на заводе в Китае
ВВС Германии будут патрулировать воздушное пространство Польши
В правительстве ФРГ рассказали, что при личном общении Шольц обращается к Путину на вы
Газ взорвался в студенческом общежитии на севере Ирака, четыре человека погибли
Новости и материалы
Чемпион Bellator Немков подарил чек на миллион долларов фанату в США
Конгрессмен Комер: семья Байдена пыталась вести бизнес более чем в полусотне стран мира
Предприниматель Илон Маск решил нанять новых сотрудников в Twitter
Финансист Минчичова назвала «игровой» способ, как накопить на пенсию
Против футболистов сборной Ирана могут возбудить дело из-за того, что они не пели гимн на ЧМ
Канчельскис раскритиковал идею использования капитанских повязкок в цветах ЛГБТ-движения на ЧМ
Столичный врач рассказал о правильной походке при ледяном дожде и гололеде
Помощник Байдена по нацбезопасности и глава Генштаба Израиля обсудили «иранские угрозы»
Слуцкий заявил, что Роналду имеет право на претензии к «Манчестер Юнайтед»
Рыбак выловил во французском озере одну из крупнейших в мире золотых рыбок
В МИД России заявили, что рейсы Владивосток — Мьянма могут запустить в 2023 году
Экс-тренер сборной Франции заявил, что ему было скучно на ЧМ-2018 в России
FP: конфликт на Украине настроил Париж и Берлин друг против друга, как никогда прежде
Сборная Англии по футболу установила уникальный рекорд чемпионатов мира
ФИФА требует от сборной Бельгии изменить выездную форму на чемпионате мира — 2022
Стало известно, когда авторынок РФ вернется к докризисному уровню
Эксперт рассказала, как поступить с чужой банковской картой
Последняя атомная электростанция в Калифорнии получила финансирование в размере $1 млрд
Все новости
Интервью с группой «Мираж» — о новых песнях, суде с Суханкиной и концертах в Европе в 2022 году
Участники группы «Мираж» заявили, что не сталкивались с русофобией на концертах в Европе
Военная операция РФ на Украине. День 271-й
Онлайн-трансляция военной спецоперации РФ на Украине — 271-й день
«Мирное решение определяется на поле боя»: в НАТО призвали поставлять больше оружия Украине
Генсек НАТО призвал усилить военную помощь Украине для мирного урегулирования
Пособия объединят, центробанки упразднят: какие новые законы подписал Путин
Президент Путин подписал закон о едином пособии для беременных и семей с детьми
«Десантник с боевым опытом». Мэр Читы уволился, чтобы поехать на Украину
Глава администрации Читы сообщил, что отправится в зону СВО
«Вагнер» против «Моцарта»: какие ЧВК участвуют в боях на Украине
В ЛНР сообщили о десятке воюющих на стороне Киева частных военных компаниях
«Ходячие мертвецы»: актеры сериала в жизни и в кино
«Москва не выполнила свой долг». Эрдоган объяснил начало операции в Сирии отказом РФ от соглашений
Эрдоган обвинил Россию в отказе от зачистки террористов в северном Ираке и Сирии
«Не могу говорить за Минобороны». Песков — о второй волне мобилизации и смене власти в Киеве
Песков заявил, что в Кремле не обсуждают вторую волну мобилизации
«Киев точно надо вернуть». Рогозин призвал довести СВО до победного конца
Бывший глава «Роскосмоса» Рогозин заявил о необходимости «вернуть» России Киев
За что сын Павла Астахова получил срок в колонии
Сына Павла Астахова приговорили к 3,5 года колонии за мошенничество
Сериал «1899» — новая мрачная загадка от авторов культовой «Тьмы»
Рецензия на сериал Netflix «1899» от создателей «Тьмы»
«Приходится копаться в запасах». На Западе сообщили о трудностях с поставками вооружений Украине
WP: Запад столкнулся с дефицитом запасов оружия из-за поставок украинской армии
Естественный отбор воздействовал на сотни человеческих генов за последние 3000 лет
Иллюстрация молекулы ДНК. (Изображение предоставлено Shutterstock) Естественный отбор, эволюционный процесс, который определяет, какие черты становятся более распространенными в популяции, действует на нас в течение последних 3000 лет, вплоть до сегодняшнего дня, как показывают новые исследования.
И, кажется, он действует удивительным образом на сложные черты, закодированные несколькими генами, такие как связанные с интеллектом, психическими заболеваниями и даже раком.
В ходе естественного отбора гены, обеспечивающие выживание или репродуктивное преимущество, передаются по наследству и сохраняются в популяции, в то время как гены, приводящие к снижению выживаемости или уменьшению количества потомства, становятся менее распространенными. Нет никаких сомнений в том, что естественный отбор сформировал эволюцию людей в нашем более далеком прошлом. А вот влияние естественного отбора в недавнем прошлом — гораздо более спорный вопрос.
Новое исследование предполагает, что естественный отбор действительно является важным фактором в наше время, хотя методы, использованные в исследовании, и раньше приводили к ошибкам, сказал Джон Новембре, вычислительный биолог из Чикагского университета, не участвовавший в новом исследовании. исследовательская работа. Это означает, что результаты не должны восприниматься как последнее слово в современном естественном отборе.
Связанный: Чем Земля была бы другой, если бы современных людей никогда не существовало?
Новое исследование сосредоточено на чертах, возникающих в результате комбинации нескольких вариантов генов, таких как интеллект и пигментация кожи. Комплекс генетики этих признаков затрудняет расшифровку действия отдельных генов. Чтобы найти эти тонкие эффекты, исследователи проводят полногеномные ассоциативные исследования (GWAS), в которых они сканируют генетические маркеры по всему геному, чтобы найти короткие генетические последовательности, которые чаще встречаются в одних признаках, чем в других.
Эти результаты сложно интерпретировать даже при сравнении людей в определенный момент времени. Более новые исследования продвигаются вперед, ища не только гены, связанные со сложными признаками, но и признаки естественного отбора по этим признакам. По сути, гены, которые со временем становятся более распространенными, подвергаются положительному отбору: они в некотором роде полезны и, следовательно, могут передаваться по наследству.
Гены, которые со временем становятся менее распространенными, подвергаются отрицательному отбору. Они каким-то образом вредны для выживания или размножения, и поэтому с меньшей вероятностью передаются по наследству.
«Существует довольно много споров о том, готов ли GWAS к такому типу приложений», — сказал Новембр Live Science.
Сложные гены
В своем исследовании, опубликованном 15 ноября в журнале Nature Human Behavior , исследователи обнаружили в общей сложности 755 признаков, демонстрирующих признаки отбора за последние 2000–3000 лет.
Для современных образцов исследователи использовали данные людей европейского происхождения из британского BioBank, хранилища генетических данных и данных о здоровье 500 000 участников. Чтобы глубже заглянуть в историю, исследователи также использовали три набора данных древней человеческой ДНК из донеолита, неолита и после появления сельского хозяйства на Ближнем Востоке, включающие в общей сложности 512 человек.
Исследователи смотрели в трех временных рамках: современная эпоха, последние 2000–3000 лет и примерно до 100 000 лет назад. Самые старые данные — самые ненадежные, считает руководитель исследования Гуан Нин Линг, профессор школы биомедицинской инженерии Шанхайского университета Цзяо Тонг.
Хотя у исследователей была подробная информация о здоровье и образе жизни из Британского биобанка, у них была только частичная генетика для более старых образцов, и не было прямой информации о таких вещах, как количество детей у человека или что он ел. Таким образом, они использовали сами гены, чтобы вывести признаки. Если ген, который, как известно, отвечает за рост, со временем увеличивался в частоте, исследователи восприняли это как сигнал о том, что рост мог быть результатом положительного естественного отбора.
Признаки, которые, казалось, находились под отбором, варьировались от черт кожи, таких как «легкость загара», до различных размеров тела. Несколько удивительно, что гены, связанные с некоторыми, казалось бы, нежелательными чертами, со временем стали более распространенными, в том числе гены, связанные с такими состояниями, как 9.
0017 рак кожи , воспалительное заболевание кишечника и нервная анорексия . Это говорит о том, что некоторые из этих расстройств возникают как побочные эффекты генов, полезных по другим причинам, предположили исследователи.
«Если один вариант повышает риск одного заболевания, но снижает риск другого, естественный отбор не сможет устранить этот вариант», — сказал Лин Live Science.
Линга и его коллег больше всего интересовал вопрос, почему расстройства со сложной генетикой, такие как шизофрения или синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), сохраняются, несмотря на естественный отбор.
Но GWAS может быть сложным инструментом для разгадки естественного отбора, сказал Новембр Live Science. Одной из самых больших проблем является то, что называется «стратификация». Различия между двумя популяциями могут казаться генетическими, тогда как на самом деле они связаны с окружающей средой. Поскольку GWAS не может показать, что ген вызывает признак, а только то, что они связаны, результаты могут быстро стать странными.
Используя классический пример из и бумаги 1994 года, навыки палочек для еды явно не являются даром ДНК : это вопрос практики с юных лет. Но исследование GWAS в таком разнообразном населении, как Сан-Франциско, могло бы очень легко выявить гены, связанные с навыками палочек для еды, просто выявив гены, которые более распространены в популяциях Восточной Азии, чем в популяциях Европы.
Эта ошибка действительно произошла. За последнее десятилетие был опубликован ряд статей, в которых утверждалось, что варианты генов, придающие рост, более распространены в Северной Европе, чем в Южной Европе, и что естественный отбор подталкивал северных европейцев к тому, чтобы они в среднем становились выше, согласно исследованию, опубликованному в 2012 г. журнал Nature Genetics (открывается в новой вкладке).
Но оказалось, что влияние этих генетических вариантов было переоценено, сказал Новембре. При рассмотрении тех же самых генетических вариантов в менее разнообразных популяциях (стратегия уменьшения проблемы стратификации) доказательства естественного отбора исчезли.
Исследование выявило до сих пор неизвестные экологические различия между северными и южными европейцами и ошибочно приняло их за что-то чисто генетическое. Исследователям пришлось полностью переосмыслить результаты, и они до сих пор не уверены, имеет ли естественный отбор какое-либо отношение к разнице в росте в Европе, согласно исследованию 2019 года.статья в журнале eLife (открывается в новой вкладке).
Гены и судьба
Исследователи обнаружили, что СДВГ и шизофрения входят в число признаков, которые могут подвергаться естественному отбору. (Изображение предоставлено Shutterstock)(открывается в новой вкладке)
Использование данных людей только европейского происхождения помогает ограничить проблему стратификации, сказал Новембре. Но возможности для возникновения проблемы стратификации все еще есть, предупредил он.
Среди сотен признаков, обнаруженных исследователями, которые могут быть объектом естественного отбора, несколько выделялись.
Сосредоточившись на современных данных, исследователи обнаружили, что более высокий IQ связан с наличием большего количества сексуальных партнеров, но меньшего количества детей. Между тем, СДВГ и шизофрения были связаны с наличием большего количества сексуальных партнеров. Эти два условия являются примерами признаков, которые могут быть проблемой в повседневной жизни, но улучшают успех спаривания, сказал Лин в интервью Live Science.
Оглядываясь назад на более чем 100 000 лет истории человечества, исследователи обнаружили, что черты, связанные с оттенком кожи и размерами тела, чаще всего демонстрировали давление отбора. К ним относятся такие вещи, как размеры лица, рост и длина туловища. Например, исследователи обнаружили, что гены, связанные с формой и размером лица, очевидно, подвергались естественному отбору в течение последних 100 000 лет, что может быть связано с изменениями челюсти и черепа, связанными с питанием и ростом мозга.
Исследователи обнаружили, что гены, связанные с формой и размером лица, очевидно, подвергались естественному отбору в течение последних 100 000 лет.
(Изображение предоставлено Shutterstock)(открывается в новой вкладке)
Оглядываясь на 3000 лет назад, исследователи обнаружили, что естественный отбор благоприятствовал воспалительным заболеваниям кишечника. По словам Лин, это может быть примером черты, которая полезна в одном контексте и вредна в другом.
«Мы предполагаем, что в древние времена при плохих гигиенических условиях сильно активировался 9Иммунная система 0017 в кишечнике защитит нас от инфекций», — написал он в электронном письме Live Science. «Однако сильно активированная иммунная система в современном обществе заставляет наш кишечник атаковать только саму себя».
Но это может быть очень трудно показать, почему та или иная черта связана с эволюционным успехом. Если взять пример роста, то высокий рост может способствовать размножению, делая кого-то более привлекательным для потенциальных сексуальных партнеров. Или, может быть, рост — это просто побочный эффект эффективного метаболизма, который улучшает выживание скорости, и что повышенная вероятность дожить до репродуктивного возраста может привести к тому, что гены будут передаваться следующему поколению.
Например, по словам Новембре, варианты, облегчающие загар кожи, которые были тщательно отобраны в новом исследовании, вероятно, связаны со многими другими чертами. s, как уровень рака кожи, веснушки и цвет волос. Трудно сказать, какой именно путь ведет к тому, что кто-то достигает репродуктивного возраста, привлекает плодородного партнера и имеет много детей, и какие гены являются просто удачливыми прихлебателями в этом процессе.
Что еще более усложняет, бывают случаи, когда генетика признака может быть полностью заглушена окружающей средой. Нечто подобное теоретически может произойти с человеческим интеллектом. IQ частично передается по наследству, поэтому, если верно то, что люди с более высоким IQ действительно имеют меньше детей, это, возможно, приведет к снижению коллективного IQ населения с течением времени. Но если бы окружающая среда стала более благоприятной для развития мозга — улучшилось питание, уменьшилось количество свинца или других загрязняющих веществ — население вполне могло бы стать умнее.
«Тот факт, что кажущаяся генетическая основа чего-то меняется, не означает, что популяция даже эволюционировала в этом направлении», — сказал Новембре.
Семейные дела
Один из подходов к сдерживанию естественного отбора мог бы сочетать крупномасштабные GWAS с исследованиями геномов отдельных семей, сказал Новембре. Члены семьи, особенно братья и сестры, обычно растут в довольно схожих условиях, поэтому легче сказать, когда гены влияют на тот или иной признак. Эти семейные исследования можно использовать для проверки достоверности утверждений из больших выборок GWAS, выявляя, какие гены все еще оказывают влияние, когда вы удаляете из уравнения как можно больше факторов окружающей среды.
Похожие материалы
Лин и его коллеги планируют провести семейные исследования, чтобы узнать больше о генетике таких сложных состояний, как шизофрения. По его словам, они также работают над количественной оценкой генетических вариантов, которые могут одновременно вызывать как полезные, так и вредные эффекты.
По словам Лин, результаты нового исследования являются отправной точкой и напоминанием о том, что естественный отбор все еще остается силой в биологии человека .
«Это просто неправда, что люди перестали развиваться в результате естественного отбора, даже учитывая нашу способность изменять окружающую среду в сторону облегчения и сокращения физических задач, минимизации энергетических затрат на получение более качественной пищи и улучшение системы здравоохранения», — сказал Лин. .
Первоначально опубликовано на Live Science
Стефани Паппас — автор статей для журнала Live Science, освещающего самые разные темы — от геонаук до археологии, человеческого мозга и поведения. Ранее она была старшим автором журнала Live Science, но теперь работает внештатным сотрудником в Денвере, штат Колорадо, и регулярно публикует статьи в журналах Scientific American и The Monitor, ежемесячном журнале Американской психологической ассоциации. Стефани получила степень бакалавра психологии в Университете Южной Каролины и диплом о высшем образовании в области научной коммуникации в Калифорнийском университете в Санта-Круз.
Естественный отбор сильно повлиял на недавнюю эволюцию человека, показало исследование Cornell/Celera Genomics
Самый подробный на сегодняшний день анализ того, чем люди отличаются друг от друга на уровне ДНК, показывает убедительные доказательства того, что естественный отбор сформировал недавнюю эволюцию нашего вида, согласно исследователям из Корнельского университета, Celera Genomics и Celera. Диагностика.
В исследовании, опубликованном в номере журнала Nature от 20 октября, ученые Корнелла проанализировали 11 624 гена, сравнив, как гены различаются не только среди 39людей, но и между людьми и шимпанзе, чья ДНК на 99 процентов идентична человеческой.
Сравнения внутри видов и между ними показывают, что около 9 процентов генов, проявляющих некоторую изменчивость у людей или различия между людьми и шимпанзе, эволюционировали слишком быстро, чтобы их можно было объяснить просто случайностью. Исследование предполагает, что положительный дарвиновский естественный отбор, при котором предпочтение отдается некоторым формам гена, потому что они увеличивают вероятность выживания или воспроизводства, ответственен за увеличение скорости эволюции.
Поскольку гены являются чертежами белков, положительный отбор вызывает изменения в аминокислотной последовательности белка, кодируемого геном.
Команда Cornell/Celera обнаружила, что гены, участвующие в иммунной функции, производстве сперматозоидов и яйцеклеток, сенсорном восприятии и факторах транскрипции (белки, которые контролируют, какие гены включаются или выключаются), особенно подвержены положительному отбору и демонстрируют быструю эволюцию в последние 5 миллионов лет, когда у людей был общий предок с шимпанзе. «Наше исследование показывает, что естественный отбор сыграл важную роль в формировании генома человека», — сказал ведущий автор статьи Карлос Бустаманте, доцент кафедры биологической статистики и вычислительной биологии. в Корнелле.
Аналогичным образом, исследователи обнаружили, что примерно 13 процентов генов, которые могут изменяться, обнаруживают признаки слегка вредных или вредных мутаций в человеческих популяциях; к ним относятся гены, участвующие в определении базовой структуры клеток и мышц, а также гены, которые контролируют трафик внутри и снаружи клетки.
Согласно исследованию, эти мутации подвержены слабому отрицательному отбору. В целом отрицательный отбор устраняет из популяции очень вредные изменения белков, которые убивают или останавливают размножение. Но мутации, которые привели к слегка вредным версиям гена — мутации, которые могут вызвать заболевание или лишь немного уменьшить среднее число детей, оставленных носителями мутации, — могут случайно стать довольно распространенными в популяции.
Авторы также обнаружили корреляцию между генами, которые, по прогнозам, подвергаются негативному отбору, и генами, вовлеченными в определенные наследственные заболевания. Например, среди генов, которые, по прогнозам исследователей, будут подвергаться отрицательному отбору, есть те, которые связаны с мышечной дистрофией и синдромом Ашера, наиболее распространенной причиной врожденной слепоты и глухоты в развитых странах.
«Нам предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы сможем предсказать, глядя на последовательности, какие мутации в каких генах и при каких условиях окружающей среды могут в конечном итоге привести к заболеванию.
