Реплика из зала. Мышление.
Боринская. А какие преимущества оно дает? Какие функции выполняет мышление?
Реплика из зала. Опыт.
Боринская. Т.е., передача опыта из поколение в поколение. Она есть уже и у обезьян, и человек тоже мог это делать более эффективно. В передаче опыта принципиальным было появление млекопитающих. У них два поколения в обязательном порядке контактируют, так как мать вскармливает детеныша. Это создает основу для негенетической передачи информации из поколения в поколение, т.е. для появления культуры. Этот способ возник гораздо раньше, чем появился человек. Еще недавно считалось, что у животных не может быть культуры, а теперь идут дискуссии о том, как называть обучение от взрослых, которое есть у детенышей обезьян: называть это протокультурой или культурой, и где граница, которая отличает по этому критерию человека от обезьяны.
Итак, мышление позволяет передавать опыт от поколения к поколению, накапливать его. Есть ли еще что-то, для чего пригодилось бы мышление?
Реплика из зала. Коммуникация.
Боринская. А зачем она нужна?
Реплика из зала. Чтобы организоваться с другими людьми, чтобы делать какое-то общее дело.
Боринская. Например, успешно добыть еду или от кого-то защищаться. Стали умнее, чем соседнее стадо, мы быстрее добегаем до бананового дерева и лучше обираем бананы. Можно дальше не усложняться. А все-таки дальнейшее развитие происходило. Какие есть идеи? Почему человек на протяжении миллионов лет становился все умнее, все способнее к коммуникации и все организованнее.
Реплика из зала. Появилась речь, язык.
Боринская. Ну и что, что появилась речь? Дальше усложняться не нужно. Сиди себе и ешь бананы, всех обезьян уже отогнал.
Реплика из зала. Конкуренция.
Боринская. Замечательная идея: но конкуренция не между индивидами внутри группы, а конкуренция самой группы с другими группами, близкими к эволюционирующей по уровню развития, должна была все время двигать человека к поумнению. Есть и другие теории вроде того, что нужно было какую-то косточку разгрызать или что-нибудь откуда-нибудь выковыривать орудиями, но такие запросы одномоментны, они не могут действовать все время. Т. е., если предположить, что запросом среды на поумнение, усиление развития средств коммуникации, было наличие других групп с аналогичными умениями, и выигрывал тот, кто лучше кооперировался, был лучше организован в защите и нападении, то можно объяснить, зачем человеку надо было неуклонно умнеть, развивать речь и навыки коммуникации. А как мы видели на примере со спортсменами или с алкоголиками, если есть запрос, то гены его обеспечивают.
Могу привести интересный пример, как быстро можно развить коммуникацию и социальные взаимодействия. Некоторый косвенный ответ на этот вопрос дают эксперименты, проведенные в Новосибирске по разведению серебристых лис. Их разводили на фермах. У этих зверей очень хороший мех, но сами звери очень агрессивные, их трудно было содержать, поэтому был начат отбор на одомашнивание серебристых лис. Нужно было получить менее агрессивных животных. Это удалось: на расплод отбирали тех животных, которые меньше боялись человека. Их отбирали так: человек приближался к животным, и отмечал, какие лисы меньше его боятся, меньше принимают агрессивные позы, не скалят зубы и т.д. Их и брали на расплод. За двадцать поколений такого отбора удалось получать животных совершенно одомашненных (слайд 25). Появились лисы, которые, как собачки, ластились к человеку, очень тепло к нему относились и очень радовались его появлению. Но кроме этого у них произошли еще какие-какие изменения. У них хвост стал завиваться колечком, тоже как у собачки, опустились уши и они начали тявкать. И еще шерсть у них стала плохая. Хотя по этим признакам отбор не велся.
Глазков. А как шерсть была связана с агрессивностью или изменением среды?
Боринская. Оказалось, что это сопряженные изменения. У этих лис сейчас выявлены еще не все гены, но некоторые гены, которые изменились в результате такого отбора, уже известны. Это гены, контролирующие работу гормонов и регулирующие передачу нервного импульса. Дело в том, что некоторые вещества, работающие в нервной системе при передаче импульса, участвуют и в общем обмене, и в том числе в выработке пигментов. Есть общие звенья путей синтеза веществ, участвующих и в образовании пигментов, и в передаче сигналов. За счет того, что шел отбор по одному признаку, был зацеплен и другой.
Глазков. Это просто случайность или это зависит функциональным образом от поведения?
Боринская. Это особенность структуры обмена веществ. Я могу привести пример, когда антропологи пытались выяснить, отличаются ли больные шизофренией от здоровых, провели кучу измерений и в конце концов выявили один признак: у больных были более темные волосы. Это не значит, что все брюнеты – шизофреники. Дело в том, что при шизофрении меняется обмен вещества, которое называется дофамин, а темный пигмент образуется из того же предшественника, что и дофамин. Поэтому при изменении синтеза дофамина захватываются и какие-то звенья синтеза пигмента.
Глазков. Т.е., в данном случае, с лисами это случайность? Они теоретически могли стать и красивее.
Боринская. Мы оставим это на потом, и я расскажу, зачем вообще все на Земле эволюционирует.
Жили бы бактерии, не менялись, чем им плохо? Почему все не остановилось на каком-то уровне развития? Видимо, есть непрерывный запрос среды. Вот здесь на картинке, которую я взяла из статьи Георгия Александровича Заварзина, интересный аспект устройства природы – круговорот веществ (слайд 26). Биогеохимическая машина планеты. И она, эта машина, контролируется живыми организмами, т.е., на каждом цикле и на любом доступном процессе сидят какие-то виды бактерий, которые этот процесс контролируют. На них сидят более организованные существа и их едят и контролируют их численность, и т.д. Эта система создает запросы на появление новых видов и на создание новых экологических ниш. Я предполагаю, что именно эта система была заказчиком эволюции человека. А эволюция эта протекала в тех условиях, которые тогда существовали. А существовали на тот момент группы животных, высокоразвитых приматов.
И здесь есть еще один важный момент, негенетический – как человек и его цивилизация взаимодействуют с биосферой. Существуют две модели взаимодействия: одна – это то, что цивилизация – это некий спрут, который сидит на биосфере, ее выжирает, и скоро все рухнет. А другая – то, что цивилизация вписана в биосферу, что существуют некоторые механизмы регулирования аппетитов человечества, и существование таких механизмов защищает биосферу - по крайне мере частично - от разрушения человеком, и самого человека от полного подрыва своей биосферной базы. Эта идея проиллюстрирована картинками (слайд 27), которые я взяла из презентации географа Дмитрия Люри. Очень интересны механизмы, которые регулируют деятельность человечества. По мере исчерпания ресурсов человеку приходится менять способы добычи ресурсов, и, соответственно, среду своего существования. И вот тут мы снова можем вернуться к генам.
То, как сам человек меняет среду своего обитания по мере развития цивилизации, отражается в его генах. Две коротких иллюстрации того, что происходило с человеком после того, как он появился. Еще раз напомню, что он появился как охотник-собиратель, это группы, кочующие по определенной территории, вылавливающие там животных и собирающие съедобные растения. Раньше, 15 тысяч лет назад, все люди были охотниками-собирателями. 500 лет назад охотников собирателей остался только один процент, а к концу XX века таких групп осталось очень немного, а все остальные люди перешли к цивилизованному образу жизни: земледелию, скотоводству и другим занятиям. При этом окружающую среду можно разделить на компоненты: природный (климатические условия, ландшафт), биогенный (доступность пищи, наличие инфекций) и антропогенный – это та часть среды, которую человек создал сам.
Рассмотрим примеры генетических изменений, вызванных этими разными факторами.
Адаптация к климатическим факторам. Еще в XIX в. было замечено, что, если есть группы, которые различаются величиной, то более мелкие виды тяготеют к более теплому климату, а более крупные – к холодному, т.к., если тела крупные, то потеря тепла меньше. Это верно и для человека. Антропологи уже давно определили, что средний вес людей в разных климатических и температурных зонах разный (слайд 28). Еще одна закономерность, найденная для – выступающие части тела длиннее там, где тепло, короче там, где холодно (слайд 29). Такие же примеры различий в строении тела можно найти и у людей (слайд 30). Эти различия наследуются, то есть определяются генетически.
Устойчивость к инфекциям. Известно, что в районах, где водится малярия, есть и защитные мутации организма к ним. Интересно, что эти мутации были обнаружены во время корейской войны, когда американским солдатам давали лекарство примахин, которое должно было уберечь их от малярии. Но некоторые солдаты умерли не от малярии, а от самого этого лекарства. Когда провели расследование, выяснилось, что эти солдаты несли мутацию в одном из генов, и происхождением они были из Средиземноморья или из Африки, т.е., из районов, где распространена малярия. Так была открыта одна мутация, потом оказалось, что их несколько. Они возникли независимо, но обеспечивали решение одной и той же задачи – устойчивость к малярии (слайд 31).
Аналогичный пример связан не со средой, а с появлением новой пищи. При одомашнивании животных человек получил доступ к молоку. У всех млекопитающих детеныш во время вскармливания может переваривать молоко, а по окончании этого периода фермент, который расщепляет молочных сахар, исчезает. Но у некоторых людей синтез этого фермента продолжается до взрослого состояния. А если этого фермента нет, то можно выпить молока, но потом будет очень плохо: живот будет болеть, и т.д. Оказалось, что у финнов 100% младенцев усваивает молоко, а из взрослых только 85% имеет этот фермент и может пить молоко, а у 15% взрослых фермента нет и от молока им плохо. А у японцев только 2% взрослого населения может пить молоко без последствий (слайд 32). Мутация произошла в регуляторном участке гена, который кодирует фермент, расщепляющий молочный сахар, и этих мутация несколько: одна из них распространена в Европе, вторая на Ближнем Востоке, третья в Африке (слайд 33). В Азии пока такие мутации не открыты, и население там, в основном, молоко не пьет. Процесс отбора мутаций был тот же самый: был дан заказ от среды, и гены его реализовали.
И последняя иллюстрация того, как может действовать отбор. Здесь (слайд 34) представлены данные об изменении численности населения в Китае в течение последних двух тысяч лет. Китайские императоры проводили перепись населения, не для того, чтобы нам было удобно это исследовать, а с целью налогообложения. Когда эти данные были собраны вместе, оказалось, что каждые 150-300 лет происходили резкие падения численности, вот здесь, например, с 60 млн. до менее чем 20-ти. Такие кризисы происходили не только в Китае, но и в других регионах. После введения современной медицины они стали не столь резкими. Во время кризисов действуют несколько факторов: война, голод и эпидемии. Если это голод или эпидемии, то ясно, что кризисы будут действовать как мощный фактор отбора тех вариантов генов, которые будут защищать людей от эпидемии или делать их более устойчивыми к перебоям с пищей. Периодические колебания численности ускоряют действие отбора и сопровождаются изменением важных для выживания генетических характеристик.
Я хочу поблагодарить тех, дискуссии с кем мне помогли подготовить этот доклад - Николая Янковского, Владимира Спиридонова и Владимира Алешина. Спасибо всем за внимание.
Обсуждение
Долгин. Мы сейчас устроим очень маленькую дискуссию, потому что очень перебрали время, поэтому все остальные вопросы мы соберем и вывесим на сайте и попросим Светлану ответить на них на сайте, а сейчас очень коротко, в режиме блица.
Вопрос из зала. Два вопроса: считаете ли вы, что ваша теория совместима с теорией высшего начала или вы все объясняете без обращения к нему? И второе: с вашей точки зрения, гомо сапиенс может эволюционировать и можно ли просчитать время его существования до того, как он превратится во что-нибудь другое?
Светлана Боринская (фото Наташи Четвериковой)
Светлана Боринская (фото Наташи Четвериковой)
Боринская. Эта теория абсолютно совместима с наличием высшего начала, поскольку высшее начало ни разу не нарушало эти правила.
Долгин. Теория не противоречит, но и не нуждается в этом начале. Правильно я понимаю ваш ответ?
Боринская. Да, совершенно верно. Пока что здесь не было ни одного аргумента, где потребовалось бы стороннее вмешательство. Это была игра по правилам.
Вопрос из зала. А кто придумал правила?
Боринская. На этот вопрос я не смогу сейчас ответить, это за пределами генетики. Насчет эволюции человека: эволюцией считается образование видов – макроэволюция, и микроэволюция – эволюция внутри вида. Отбор все время происходит, как внутри одного вида, так и между ними, просто их существует два вида: движущий и стабилизирующий. На нас с вами, естественно, отбор действует – не все ныне живущие люди оставят потомков. Если среда создаст запрос, с которым мы не сможем справиться в рамках нашей генетической и социокультурной адаптации, то придется тогда эволюционировать в новый вид.
Лев Московкин. Не было сказано ни слова ни про митохондрии, ни про то, что, как мне кажется, является вашим коньком – <неразборчиво> на социальное поле, точно так же как Гельфанд например, ничего не сказал про сплайсинг. В этом и состоит вопрос.
Боринская. О "митохондриальной Еве" и других аспектах изучения генетиками эволюционной истории человека можно прочесть здесь.
Вопрос из зала. Я поддерживаю то, что жалко, что не было сказано про митохондриальную Еву, но вопрос у меня про клавиатуру, из которой природа извлекает процесс эволюции, извлекает аккорды, которые и звучат. Исторический процесс формирования этого генома для меня остался за кадром вашего выступления, и я не знаю, что про это можно сказать. Когда он такой огромный и замечательный, из которого можно было извлекать уже практически все, добавляя к нему только чуть-чуть, в какой период времени он формировался, и это было плавно или скачками?
Боринская. По размеру генома человек от обезьяны не отличается. Геномы всех млекопитающих достаточно близки по составу, есть отличия от более отдаленных родственников, но тогда надо было бы сделать об этом отдельный цикл лекций.
Вопрос из зала. Но где разрывы в эволюции генома? Он менялся по эволюционой лестнице плавно или скачками?
Боринская. Отдельная мутация появляется скачком - одномоментно, в генеративных клетках родителей, и, чтобы выйти на эволюционную арену, она должна попасть к потомку. Если мутация не отсеяна отбором на ранних стадиях развития этого конкретного потомка, то он получает возможность передать ее своим детям. Но с точки зрения эволюции пока ничего еще не произошло – даже если эта мутация сильно меняет какой-то признак, то частота ее все равно ничтожна, одна особь из сотен тысяч или миллионов. Чтобы возник новый вид или хотя бы новый признак, заметный на популяционном уровне (т.е. изменение, которое можно будет увидеть в палеонтологической летописи), частота мутации (и соответствующего признака) должна возрасти. Скорость возрастания частоты определяется, во-первых, числом потомков, которых особь может произвести, во-вторых, интенсивностью отбора, то есть тем, насколько быстро подохнут потомки других особей, этой мутации не имеющие. Допустим, на популяцию напал мор, и численность ее сократилась на порядок. Если носители нашей мутации выживают более успешно, (устойчивы к инфекции, например, или могут переваривать какую-то необычную, недоступную другим пищу, что окажется принципиальным для выживания), то после мора их станет в 10 раз больше, например, из 1% получится 10%. Они станут заметны на популяционном уровне. Тогда мы сможем сказать "возник новый признак у части особей". Если повторить мор несколько раз, то их частота возрастет еще больше, или они даже вытеснят всех не имеющих мутации. Тогда мы сможем сказать "признак изменился у всех". Эта последовательность событий не похожа на скачок. То есть это такой скачок, который включает несколько этапов. А если учесть, что мор не каждый эволюционный день бывает, и что большинство признаков определяется не одной мутацией, а многими (особенно когда речь идет о полезных признаках, с вредными проще, ломать – не строить, испортить дело можно и одной мутацией), то "скачки", можно сказать, становятся такими плавными и, при мелкомасштабном рассмотрении, ненаправленными шагами по эволюционному пространству. Это пространство – не лестница, лестница возникает при рассмотрении только одного направления многомерного пространства эволюционных возможностей, и по ней карабкаются только те виды, которым не удалось втиснуться в возможности адаптации на предыдущих ступеньках.
Это отдельный вопрос, я попыталась здесь коротко ответить. Я думаю, что резкость скачков зависит от масштаба рассмотрения вопроса – что считать резким.
Вопрос из зала. Два вопроса: почему мир ДНК оказался более эффективным, чем РНК, и почему эволюция ограничилась двумя нитями сначала РНК, потом ДНК и не перешла на тройную, четверную, и т.д., полинить. Это первый вопрос. А второй: о том, что было в первой лекции, когда была выдан тип заданий на то, что мы сейчас называем человеком, были исходные модели, в том числе, и орангутана. И модель орангутана проиграла конкурентную борьбу той модели, что существует сегодня. А встретиться они должны были, судя по всему, сколько-то десятков тысяч лет назад. До какой стадии дошла модель орангутана и что она из себя представляла в момент своего уничтожения?
Боринская. Спасибо вам за очень интересные вопросы. Первая половина вопроса была к Гельфанду, а вторая – к Еськову.
Долгин. Мы вот-вот повесим возможность задавать вопросы Кириллу Еськову, так что все будет.
Вопрос из зала. Добрый вечер. Не секрет, что мир долго верил в существование множества богов. И долго религия говорила, что человек произошел, скажем, от Адама и Евы, а наука – теория Дарвина и т.д. - утверждала что от обезьяны. И сейчас появилась теория на уровень выше о том, что религия и наука – это все одно общее, теория энергетики и т.д. Как генетика может объяснить этот замысел? Потому что сейчас говорится, что все было создано по какому-то замыслу, и одновременно это наука.
Долгин. Все-таки не надо путать науку с не наукой.
Боринская. Спасибо за очень важный вопрос. Несколько лет назад в одном из ведущих журналов, по-моему, “Nature” или “ Science” была заметка, которая называлась “Ген религиозности”. Но это нужно воспринимать скорее как шутку
. Религия в генах не записана. Религия отражает особенности нашего мышления, это колыбель нашего мышления, а наука существует намного меньше времени, чем религия. И наше мышление, особенно массовое мышление, имеет много особенностей, которые существуют давным-давно. И никакого противоречия в том, что у людей существуют разные картины мира, нет. Одни воспринимают мир таким способом и требуют доказательств, а другие – другим способом и хотят верить без доказательств, либо система доказательств у них построена совершенно по-другому. Для того, чтобы исследовать соотношение разных картин мира, у нас есть очень интересный, проект, который рассматривает географическое распределение древних мифов, историю их расселения, и очень интересно сопоставление истории распространения мифов с миграциями народов. Оказывается, что определенные сюжеты в мифах существуют более 15 тысяч лет, а некоторые, видимо, более 30 тысяч лет. Возможно, эти сюжеты вышли из Африки, а это произошло около 70 лет назад. Так что некоторые мифологемы очень устойчивы и, видимо, это связано с закономерностями социальной эволюции и некоторыми особенностями мышления человека.
Вопрос из зала. То есть, генетика является определенной картиной мира, так же, как религия, и т.д.?
Боринская. Наука – это принципиально другой подход к познанию устройства мира, возникший относительно недавно. Естественные науки, о гуманитарных я сказать не могу, в своем восприятии мира и построении своих тезисов отличаются от религиозных доктрин. Научное исследование не должно иметь логических противоречий. Ученые – это команда людей, которые играют по определенным правилам. Они требуют доказательств не чудесами, а экспериментальными исследованиями. От религиозных трактатов логическая непротиворечивость или экспериментальные подтверждения предложенных откровений не требуются.
Способность к логическим рассуждениям не является общераспространенной. Школьный аттестат ее не гарантирует. Ее не гарантирует даже диплом о высшем образовании. Если вы не различаете логически противоречивые и непротиворечивые суждения, то для вас нет разницы между наукой и не-наукой.
Люди верят в то, что им удобно, что соответствует их картине мира (которая может быть логичной в одних частях, обычно в области практического опыта индивида, и совершенно нелогичной в других). И они воспринимают на веру утверждения журналистов, потому что броско сказано. Тогда наука, эзотерика, гадания, предсказания астрологов, религия – все в один ряд. И у них никаких сомнений не возникает, что что-то там чему-то противоречит. Но у этих картин мира совершенно разные функции, и смешивать их бессмысленно.
Кстати, боги прошлого давали очень полезные рекомендации – когда сеять, когда урожай собирать, когда воевать, какие экологические стратегии осуществлять. Собственно, те боги, которые давали неполезные рекомендации, не могли обеспечить выживание своих адептов и вместе с ними исчезли.
Сейчас технические возможности человечества возросли настолько, что принимать решения о налоговой политике, о введении генотерапии или об экологических стратегиях, которые будут иметь глобальные последствия, на основе предсказаний оракула невозможно. Надо обладать профессиональными знаниями. Решения, требующие научных знаний, не могут подменяться религиозными предписаниями. А вера не нуждается в подкреплении научными знаниями, иначе это не вера. Наука и религия – это разные сферы человеческой деятельности.
Это никак не мешает некоторым ученым, в том числе и генетикам, быть верующими людьми. Например, когда Жак Моно открыл схему регуляции активности бактериального оперона, он решил, что это доказательство бытия Божьего, потому что как же иначе она получилась бы такая замечательная и стройная. Это была просто его личная точка зрения, что никак не мешало ему делать высококлассные работы в области молекулярной биологии.
Долгин. Но при этом не надо воспринимать молекулярно-биологическую картину мира как рядоположенную религиозной. Они в совершенно разных плоскостях.
Вопрос из зала. Нет, это не так. Есть общие точки.
Долгин. Нет общих точек – они отвечают на разные вопросы. Но есть подходы внутри религиозных систем, которые не мешают заниматься наукой, а есть мешающие этому.
Материалы по теме лекции
Проблемы эволюции. Сайт Александра Маркова
http://www.macroevolution.narod.ru/
Клиодинамика. Сайт Петра Турчина
http://www.eeb.uconn.edu/people/turchin/Clio.htm
Боринская С.А., Карташова О.В. Системный подход к изучению эволюции ("Биология". 2000. №23.). Идеи и практические советы по преподаванию теории эволюции в школе.
Боринская С.А., Янковский Н.К. Люди и их гены. М: Век-2, 2006. 64 с.
Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М.: Прогресс, 1965.
Турчин В.Ф. Феномен науки: Кибернетический подход к эволюции. 2-е изд. М.: ЭТС, 2000. 368 с.
Альтернативные пути к цивилизации / Под ред. Н.Н. Крадина, А.В. Коротаева, Д.М. Бондаренко, В.А. Лынши. М.: Логос, 2000. 368 с.:
Красилов В.А. Метаэкология.