Закат митохондриальной Евы: несостоятельность популярной эволюционной теории

Действительно ли все мы произошли от одной женщины, жившей в Африке 200 000 лет назад? Какова подлинная история происхождения человечества? Современные научные данные ставят под сомнение одну из самых известных эволюционных теорий.

Рождение митохондриальной Евы

1 января 1987 года в научном мире произошло событие, мгновенно привлекшее внимание общественности. В этот день в журнале Nature была опубликована статья «Митохондриальная ДНК и эволюция человека», авторы которой — Ребекка Канн, Марк Стоункинг и Аллан К. Вильсон — утверждали, что им удалось «доказать», будто все современные люди могут проследить свою родословную до одной женщины, жившей 200 000 лет назад в Африке. Эту женщину назвали «Евой» (или «митохондриальной Евой»), что вызвало настоящий ажиотаж в СМИ.

Для понимания этой концепции необходимо небольшое пояснение. Генетический материал (ДНК) в ядре клетки управляет всеми клеточными функциями. Вне ядра, в цитоплазме клетки, находятся крошечные органеллы, называемые митохондриями, которые часто сравнивают с «энергетическими станциями» клетки.

Митохондрии содержат собственную ДНК (мтДНК), которая отличается от ядерной двумя важными особенностями. Во-первых, она гораздо короче и проще устроена, содержа всего 37 генов вместо более чем 70 000 генов ядерной ДНК, что значительно упрощает её анализ. Во-вторых, в отличие от ядерной ДНК, которую человек получает от обоих родителей, митохондриальная ДНК, как тогда считалось, передается потомству исключительно от матери.

Основы теории

Исходя из предположения, что мтДНК передается потомству только от матери, ученые считали, что каждая новая клетка должна содержать митохондрии, унаследованные исключительно из яйцеклетки. Поэтому при попытке составить родословное древо человечества исследователи особенно заинтересовались различиями в митохондриальной ДНК между представителями разных народов и рас.

Хотя теоретически наша мтДНК должна быть идентична материнской, в генетическом коде могут возникать небольшие изменения (мутации). Иногда эти мутации бывают достаточно серьезными, чтобы причинить вред. Однако чаще они не влияют на функционирование ДНК или митохондрий. В таких случаях мутационные изменения сохраняются и передаются следующим поколениям.

В теории, если заглянуть достаточно далеко в прошлое, можно обнаружить, что количество женщин, передавших современные варианты митохондриальной ДНК, становится все меньше, пока, наконец, не доходит до одной «исходной» матери. Она была бы единственной из всех женщин своего времени, чьи дочери продолжили непрерывную женскую линию до наших дней. Двигаясь от нее к современности, мы увидели бы, что разновидности мтДНК её современниц постепенно исчезли, поскольку их дочери не имели детей, рожали только сыновей, либо имели дочерей, у которых, в свою очередь, не было дочерей.

Научное исследование

Чтобы найти эту гипотетическую прародительницу, исследователи сравнили различные варианты мтДНК в человеческой популяции. Поскольку митохондриальная ДНК содержится в клетках в небольших количествах, а ученым требовались достаточно большие образцы от каждого человека, они решили использовать в качестве источника мтДНК человеческие плаценты. Ребекка Канн с коллегами отобрала биоматериал от 145 беременных женщин и две клеточные линии, представляющие пять основных географических регионов: 20 африканок, 34 азиатки, 46 европеоидных женщин, 21 представительницу коренного населения Австралии и 26 — Новой Гвинеи.

После анализа фрагментов мтДНК в клетках каждой плаценты учёные обнаружили, что различия позволяют группировать образцы по регионам происхождения. То есть азиаты генетически более похожи друг на друга, чем на европейцев, жители Новой Гвинеи ближе друг к другу, чем к австралийцам, и так далее.

Затем исследователи построили компьютерное эволюционное древо, на котором выделились две основные ветви. Семь африканских представительниц образовали одну отчетливую ветвь, которая отходила от ствола ниже, чем остальные четыре группы. Это объяснялось тем, что генетические различия между этими индивидуумами были намного больше, чем между представителями других групп. Большее количество различий означает больше мутаций и, следовательно, больше времени для их накопления. Из этого был сделан вывод, что африканская генетическая линия должна быть старше всех остальных. Вторая основная ветвь включала неафриканские группы и, что примечательно, разбросанных среди них тринадцать оставшихся африканцев из выборки.

Для исследователей присутствие африканцев среди неафриканских групп означало, что общий предок неафриканских ветвей также был африканцем, а следовательно, и общий предок для обеих основных ветвей имел африканское происхождение. Прозвище «Ева» закрепилось за этой гипотетической общей прародительницей и позже распалило воображение журналистов.

Проблемы с датировкой

Придя к выводу, что африканская группа древнее остальных, доктор Канн с коллегами попыталась определить её возраст. Для этого они использовали так называемые «молекулярные часы», основанные на мутациях в мтДНК. Скорость этих часов определялась по накоплению изменений за известный период времени.

Исследователи искали данные для расчетов в двух направлениях. Сначала они сравнили митохондриальную ДНК человека с мтДНК шимпанзе, а затем использовали палеонтологические и дополнительные молекулярные данные для определения возраста предполагаемого общего предка. Это показало скорость мутации в диапазоне 2-4% на миллион лет. Затем они сравнили географически близкие группы из своего исследования и взяли возраст общего предка из оценочных сроков расселения, установленных антропологией и археологией. Опять же, скорость в 2-4% за миллион лет казалась им обоснованной.

Поскольку общий митохондриальный предок отличался от всех других на 0,57%, она должна была жить примерно между 140 000 и 290 000 лет назад. Цифра 200 000 была выбрана как подходящее круглое число.

Крах теории митохондриальной Евы

В науке всё меняется стремительно. То, что популярно сегодня, завтра выходит из моды. Теории приходят и уходят. Та же участь постигла и митохондриальную Еву. Некогда она была в центре внимания как «женщина момента», но теперь от неё практически отказались.

На этот раз её конец вызван не запретным плодом, а новыми научными фактами, появившимися после её «рождения» в 1987 году. Вся теория митохондриальной Евы базировалась на двух ключевых предположениях: если бы люди получали митохондриальную ДНК только от своих матерей, тогда исследователи могли бы составить точную карту семейного древа; и если бы мутации в мтДНК происходили с постоянной скоростью, то мтДНК могла бы служить надежными молекулярными часами для определения времени эволюционных событий. Проблема оказалась именно в этих «если бы».

Новые научные факты

Признание существования митохондриальной Евы зависело от двух критически важных предположений: (1) что мтДНК наследуется исключительно от матери; и (2) что скорость мутаций в мтДНК остается постоянной с течением времени. Однако современные исследования показали, что оба этих предположения ошибочны!

Во-первых, рассмотрим утверждение о строго материнском наследовании мтДНК. Реагируя на статью, опубликованную в Science в 1999 году, антрополог Генри Харпендинг из Университета Юты с сожалением отметил: «Существует целая индустрия по созданию генетических деревьев в антропологии и их последующей интерпретации. Эта статья сделает большую часть этих работ недействительными».

Как отмечалось в одном из исследований: «Женщины долго боролись за равенство в обществе, а биологи на протяжении многих лет считали, что женщины обладают абсолютной властью в одной узкой области: в митохондриях, клеточных органеллах, ДНК которых, как полагали, передается от матери к ребенку без какого-либо отцовского влияния. Однако исследование Филиппа Авадаллы из Эдинбургского университета и Адама Эйра-Уолкера и Джона Мейнарда Смита из Университета Сассекса в Брайтоне (Великобритания) обнаружило признаки смешения между материнской и отцовской митохондриальной ДНК у людей и шимпанзе».

Дальнейшие исследования показали, что доля отцовской мтДНК может быть весьма значительной. В августовском выпуске New England Journal of Medicine 2002 года были опубликованы результаты исследования, в котором сообщалось: «Митохондриальная ДНК млекопитающих (мтДНК) считается строго материнской… Мы сообщаем о случае 28-летнего мужчины с митохондриальной миопатией, вызванной новой делецией мтДНК размером в 2 пары оснований… Мы определили, что мтДНК, несущая мутацию, имела отцовское происхождение и составляла 90 процентов мышечной мтДНК пациента».

Девяносто процентов! И всё это время эволюционисты выборочно формировали наше семейное древо, используя то, что якобы было исключительно материнской мтДНК!ечной мтДНК пациента».

Девяносто процентов! И все это время эволюционисты выборочно формировали наше семейное древо, используя то, что, как утверждалось, было исключительно материнской мтДНК!

Проблемы молекулярных часов

Во-вторых, рассмотрим предположение, что мутации, влияющие на мтДНК, действительно происходили с постоянной скоростью. Исследователи, сделавшие первоначальное сообщение о Еве, не только указали местоположение этой удивительной женщины, но и предложили период времени, в течение которого она якобы жила. Однако для того, чтобы теория мтДНК имела какое-то практическое применение, эти ученые должны были предположить, что случайные мутации в ДНК происходят с документированными, устойчивыми скоростями. Ученые, использовавшие эту концепцию для определения возраста митохондриальной Евы, называют эту предполагаемую скорость мутации «молекулярными часами».

Одна группа исследователей описала этот процесс следующим образом: «Гипотеза молекулярных часов эволюции возникла из ранних наблюдений, что число замен аминокислот в данном белке, по-видимому, линейно изменяется со временем. Действительно, если белки (и гены) эволюционируют с постоянной скоростью, они могут служить молекулярными часами для определения времени эволюционных событий и реконструкции эволюционной истории существующих видов».

Звучит хорошо в теории, но фактические данные говорят совсем другую историю. Как признали те же исследователи: «Теория нейтральности предсказывает, что скорость нейтральной молекулярной эволюции постоянна во времени, и, таким образом, существуют молекулярные часы для определения времени эволюционных событий. Было замечено, что вариативность скорости эволюции обычно больше, чем ожидалось согласно теории нейтральности, что поставило вопрос о том, насколько надежны молекулярные часы или, действительно, существуют ли молекулярные часы вообще…».

Другое исследование, опубликованное в 2002 году, указало на встроенную, естественную склонность к более старым возрастам, которые получаются при использовании молекулярных часов. Исследователи, проводившие исследование, отметили: «В настоящее время существует конфликт между эволюционными временными масштабами, основанными на ископаемых и молекулярных данных. Молекулярные подходы для датировки ветвей древа жизни часто приводят к существенно более глубоким временам расхождения, чем те, которые выведены палеонтологами…»

До примерно 1997 года у нас не было хороших эмпирических измерений скорости мутаций у людей. Однако ситуация значительно улучшилась, когда генетики смогли проанализировать ДНК от людей с хорошо установленными семейными древами, уходящими на несколько поколений назад. Одно исследование показало, что скорость мутаций в митохондриальной ДНК была в восемнадцать раз выше, чем предыдущие оценки.

Научный писатель Энн Гиббонс в статье для выпуска Science от 2 января 1998 года под названием «Калибровка митохондриальных часов» написала следующее: «Митохондриальная ДНК, по-видимому, мутирует намного быстрее, чем ожидалось, что побуждает к новым процедурам ДНК-экспертизы и поднимает тревожные вопросы о датировке эволюционных событий». В этой статье она обсудила новые данные, которые показали, что скорость мутации, используемая для определения возраста митохондриальной Евы, больше не может считаться действительной, и пришла к выводу: «Независимо от причины, эволюционистов больше всего беспокоит эффект более быстрой скорости мутации. Например, исследователи рассчитали, что «митохондриальная Ева» — женщина, чья мтДНК была предковой для всех живущих ныне людей — жила 100 000 — 200 000 лет назад в Африке. Используя новые часы, ей было бы всего 6 000 лет».

Заключение

Теперь мы знаем, что два ключевых предположения, лежащие в основе данных, используемых для установления существования «митохондриальной Евы», не просто ошибочны, но неверны. Предположение, что митохондриальная ДНК передается только по материнской линии, полностью неверно (она также может передаваться отцом). И скорости мутаций, используемые для калибровки так называемых «молекулярных часов», теперь известны как ошибочные.

Все выводы, которые были сделаны на основе исследований митохондриальной Евы с помощью молекулярных часов, теперь должны быть отброшены как ненадежные.

ХНАЦ scienceandapologetics.com