Последний оставшийся на Земле человек – довольно популярный сюжет в художественной литературе и кино. Ну а если бы человечеству действительно пришлось возрождать себя как вид заново?
Много ль Адамов и Ев понадобилось бы для восстановления популяции, и насколько она оказалась бы жизнеспособной?
Начать исследование этой совсем не праздной нынче темы обозреватель BBC Future решила с насекомых.
Итак, пришельцы-хищники пробрались сюда по морю. И через пару лет никого из местных уже не осталось в живых. Вернее, почти никого…
Крошечный вулканический остров Боллс-Пирамид (или Пирамида Болла) расположен в Океании, в 600 километрах восточнее австралийского материка.
Островок этот торчит над водой словно осколок стекла. Здесь, под хилым кустом высоко на скале прятались двое. Только им выпал счастливый шанс спастись от гибели, постигшей целый род…
А спустя девять лет его представляли уже девять тысяч их вновь народившихся потомков.
Сей нарратив можно, пожалуй, принять за изложение библейской Книги Бытия, притом в весьма своеобразной трактовке.
Но это не притча-аллегория о возрождении рода людского, а реальная история из жизни древесных омаров, Dryococelus australis, насекомых размером с кисть руки человека.
Правообладатель иллюстрацииGETTY
Image captionОстров Лорд-Хау в Океании, где нашествие крыс поставило на грань исчезновения целый вид насекомых, известных как древесные омары
Тех двух особей обнаружили на Боллс-Пирамид через 80 с лишним лет после разрушительного нашествия на их родной остров, Лорд-Хау, черных крыс, высадившихся на берег с корабля в 1918 году.
И все эти восемь десятилетий ученые полагали, что редкий вид, из отряда насекомых-палочников, навсегда исчез с лица Земли.
Своим чудесным возрождением Dryococelus australis обязан группе исследователей, которые в 2003 году вскарабкались по отвесной скале на высоту 150 метров, чтобы достать прятавшихся там палочников.
Пару нарекли Адамом и Евой и отправили в зоопарк австралийского города Мельбурн для участия в программе репродукции.
Но одно дело – восстановить после Армагеддона популяцию насекомых. Самки древесных омаров, к примеру, откладывают по десять яиц каждые десять дней и способны к партеногенезу, то есть могут размножаться без участия самца.
А вот снова заселить Землю людьми – это задача посложнее. Способны ли мы на такое, и как много нам понадобилось бы времени?
Если подойти к вопросу по-научному серьезно, а не в формате досужей дискуссии за кружкой пива, то выясняется, что он становится всё более важным и насущным в глобальном масштабе.
В ДНК среднестатистического человека есть одна или две летальных рецессивных мутации
Вопрос этот ныне исследуется и в экспериментах американского космического агентства НАСА, пытающегося определить оптимальное число будущих первых переселенцев на Марс, и при принятии биологами решений относительно сохранения исчезающих видов.
Давайте мысленно перенесемся на сто лет вперед. Допустим, что научно-технический прогресс пошел по ложному пути, и взбунтовавшиеся андроиды стерли род людской с лица Земли – именно такую судьбу, между прочим, предрек нам в 2014 году британский физик Стивен Хокинг.
Но представим себе, что два человека все-таки выжили – женщина и мужчина.
Если они смогут дать человечеству новое начало, то первое поколение неминуемо будет состоять сплошь из братьев и сестер.
Зигмунд Фрейд полагал, что инцест – это единственный универсальный для всего человечества запрет, наряду с табу на убийство родителей.
Кроме всего прочего, кровосмешение грозит еще и серьезными патологиями.
Ученые, попытавшиеся проследить судьбы детей, появившихся на свет в Чехословакии между 1930 и 1970 годами, выяснили, что около 40% тех, чьи родители были близкими родственниками, родились инвалидами, а 14% рано умерли.
Риск рецессивных мутаций
Чтобы понять, почему рожденные в результате кровосмешения дети часто обречены на инвалидность и раннюю смерть, необходимо обратиться к основам генетики.
У нас у всех каждый ген существует в двух экземплярах – по одному от родителя.
А некоторые гены проявляются только в том случае, если оба экземпляра в точности совпадают.
Правообладатель иллюстрацииGETTY
Image captionСложности восстановления в Новой Зеландии популяции попугаев какапо (уникального вида, оказавшегося на грани вымирания) связаны отчасти с ограниченностью их генофонда
Большинство наследственных заболеваний вызвано как раз такими рецессивными генами, которые сами по себе вредоносными не являются, так что "радару эволюции" никак не удается их засечь.
Кстати, у среднестатистического человека в ДНК есть одна или две опасных для жизни рецессивных мутации. Если же пара состоит из близких родственников, не нужно много времени на то, чтобы с рецессивных генов спàла личина невинности. Рассмотрим в качестве примера ахроматопсию, редкое рецессивное заболевание, приводящее к дальтонизму. Им страдает один из каждых 33 тыс. американцев, и один из ста является скрытым носителем.
В случае если у кого-то из наших новых Адама и Евы этот мутировавший ген окажется в наличии, шанс того, что их ребенок будет носителем одного экземпляра, равен одному к четырем.
И это бы еще куда ни шло. Однако во втором поколении риск наследования возрастает кратно, и у внуков появляется один шанс из четырех стать носителями уже двух экземпляров рецессивного гена.
Таким образом, вероятность того, что первый внук, родившийся от кровосмесительного союза, получит заболевание, – 1 к 16.
Это-то и произошло с жителеми Пингелапа, относящегося к Микронезии атолла в Тихом океане.
В результате тайфуна, пронесшегося над островом в XVIII веке, от довольно большой популяции осталось всего 20 человек, и среди них был один носитель ахроматопсии.
Правообладатель иллюстрацииSPL
Image captionЕвропейские монаршие дома XIX века являли собою живое доказательство генетических опасностей, связанных с кровосмешением
При таком ограниченном генофонде десятая часть вновь народившегося населения наследовала мутацию и, в результате, утратила способность различать цвета.
Но – даже принимая во внимание такие ужасные риски – если бы выжившие на Пингелапе люди имели достаточно много детей, есть вероятность, что некоторые родились бы здоровыми.
А к чему приводит кровосмешение, длящееся на протяжении нескольких столетий?
Чтобы выяснить это, не нужно отправляться на далекий тропический остров. Примеры можно найти и в Европе.
В европейских монарших домах, к примеру, веками практиковались браки между близкими родственниками.
Испанский дом Габсбургов, в котором девять поколений появилось на свет в результате стратегических альянсов между кузенами, тетями, дядями и племянниками, – это натурный эксперимент длиною в 200 лет по влиянию долговременного инцеста на генетическое здоровье рода.
Карлос II стал самой известной жертвой испанских Габсбургов. Рожденный с длинным списком физических и психических нарушений, будущий король научился ходить только в возрасте 8 лет.
Достигнув половой зрелости, он оказался бесплодным, что привело к вырождению целой династии.
В 2009 году группе испанских исследователей удалось выяснить, в чем состояла причина крайней болезненности Карлоса.
Дело в том, что генетическое происхождение наследника испанской короны было чрезвычайно запутанным, и "коэффициент кровосмешения" – число, отражающее процент унаследованных генов, которые совпадают у обоих родителей, – у него был даже выше, чем если бы он родился от союза брата и сестры.
Экологи используют тот же самый метод для измерения генетических рисков у биологических видов, которым грозит исчезновение.
Генетическое многообразие позволяет видам эволюционировать, адаптируясь к будущим вызовам
"При малой популяции рано или поздно все ее члены будут друг другу родственниками, и, по мере того как увеличивается степень родства, последствия близкородственного скрещивания становятся все более значимыми", – объясняет д-р Брюс Робертсон из Отагского университета, старейшего в Новой Зеландии.
Робертсон занимается изучением новозеландских какапо, самого крупного вида попугаев, в процессе эволюции утратившего способность летать. Этому виду грозит исчезновение – на Земле осталось всего 125 особей.
Особое беспокойство вызывают последствия кровосмешения для качества спермы: доля яйцеклеток, не имеющих шансов быть оплодотворенными, увеличивается в результате с 10% до 40%.
Это пример так называемой инбредной депрессии, то есть снижения жизнеспособности вида, вызванного проявленными рецессивными генетическими дефектами в популяции с близкородственным скрещиванием.
Так что нет никакой гарантии, что попугаи какапо как вид выживут, несмотря на обилие у них пищи и их защищенность от хищников.
Иммунный коктейль
Для находящихся под угрозой исчезновения видов немало рисков и в долгосрочной перспективе.
Хотя некоторые и приспособились к своей нынешней среде обитания, будущие вызовы они смогут преодолеть только с помощью генетического разнообразия, имеющего первостепенное значение для иммунитета.
"По-видимому, большинство биологических видов, включая человека, стремится к разнообразию в этой сфере, – отмечает д-р Филип Стивенс из университета города Дарем в Великобритании. – [Подсознательно все] мы подбираем себе сексуальных партнеров, отличных от нас самих по иммунитету – чтобы потенциальное потомство получило как можно более разнообразный набор иммунологических замкòв".
Говорят, что на заре человеческой эволюции спаривание с неандертальцами дало иммунной системе человека как вида мощный генетический импульс.
Если, несмотря ни на что, человечество все-таки выживет, оно может до неузнаваемости измениться.
Правообладатель иллюстрацииGETTY
Image captionУ картины Лукаса Кранаха "Адам и Ева"
Известно, что индивидуумы, подолгу пребывающие в изоляции в небольших анклавах, становятся менее устойчивыми к так называемому "эффекту основателя" (этот термин обозначает сниженное генетическое разнообразие в колониях, имеющих одного или нескольких основателей, и, как результат, возникновение всякого рода генетических отклонений – прим. переводчика).
Новые люди не просто будут выглядеть и разговаривать по-другому – может возникнуть принципиально иной вид человека.
Но сколько же генетического разнообразия в самом деле требуется для того, чтобы формирующаяся популяция оказалась жизнеспособной?
По словам Филипа Стивенса, дискуссия на эту тему началась еще в 80-х годах прошлого века, когда один австралийский ученый предложил так называемое универсальную эмпирическую закономерность.
Вот как она формулируется: "Во избежание инбредной депрессии необходимо, чтобы в размножении участвовало 50 особей, а для успешной адаптации число их должно равняться 500".
Принцип этот применяется и по сей день – хотя к исходным цифрам теперь прибавили по одному нулю (получилось 500 и 5000, соответственно) – в счет случайных потерь при передаче генов от одного поколения к другому.
А используется он, в частности, для Красной книги Международного союза охраны природы (IUCN) – каталога биологических видов Земли, находящихся под угрозой вымирания.
Как следствие, все большее число специалистов подвергает сомнению политику крупных благотворительных природоохранных организаций, отдающих приоритет самым малочисленным видам из группы риска.
"Это природоохранная деятельность, помещенная в контекст сортировки, – вы мысленно перебираете пострадавших и спрашиваете себя, есть ли шанс спасти того или этого. Тогда в конце концов вы говорите: "Так, может, нам с этими видами не морочиться вовсе?".
Все же есть истории чудесного возрождения видов, оказавшихся в какой-то момент на грани вымирания – ведь чудеса случаются!
Филип Стивенс
Однако прежде чем списывать со счетов наших новых Адама и Еву, подумайте о том, что, как выразился один ученый, мы являемся живым доказательством изначальных ошибок в этом эмпирическом принципе.
Согласно данным анатомических и археологических исследований, наши предки не достигли бы наших популяционных показателей, имея в своем распоряжении одну тысячу индивидуумов на протяжении миллиона лет.
А 50-100 тыс. лет тому назад у человечества опять настали тяжелые времена – в этот период наши предки переселялись из Африки.
И, как можно предположить, генетическое разнообразие переселенцев было тогда чрезвычайно ограничено.
В результате проведенного в 2012 году исследования генетической разницы между соседствующими группами шимпанзе выяснилось, что внутри одной группы приматов разнообразия больше, чем среди всего нынешнего людского населения Земли, достигшего 7 миллиардов.
Обращение к опыту наших предков – это, быть может, самая лучшая основа для стратегий будущего.
В 2002 году НАСА опубликовала расчеты антрополога Джона Мура, касающиеся возможности долгосрочных пилотируемых полетов в космос.
Ученый основывался в этих расчетах на опыте переселения небольших групп древних людей – численностью около 160 человек.
Межпланетный полет может продлиться до 200 лет, так что Мур предложил начинать отбор кандидатов с молодых пар, у которых еще нет детей, и делать потенциальным участникам анализ на присутствие в ДНК рецессивных генов.
Правообладатель иллюстрацииGETTY
Image captionВ течение нескольких столетий небольшая группа людей может дать начало популяции в несколько миллиардов – если подойти к делу с умом
А каковы шансы у одной пары в качестве зачинателей рода человеческого?
Ничего нельзя сказать с определенностью, говорит Стивенс. Но в будущее он смотрит с оптимизмом.
"Доказательства краткосрочных последствий низкого уровня генетического разнообразия очень сильны, но все они имеют вероятностный характер. Все же есть истории чудесного возрождения видов, оказавшихся в какой-то момент на грани вымирания – ведь чудеса случаются!"
При условии, что апокалипсис не разрушит самих основ современной цивилизации, человечество сможет возродиться необычайно быстро.
На рубеже ХХ века поселение религиозной секты гуттеритов в Северной Америке, в котором, кстати сказать, очень высок процент кровосмешения, достигло наивысших показателей прироста населения за всю историю демографических наблюдений. Каждые 17 лет их популяция удваивалась.
Повторить такое будет непросто, конечно. Но если каждая женщина родит по восемь детей, то всего через каких-нибудь 556 лет мы сможем снова вернуться к семимиллиардному населению и к кризису перенаселения, подобному тому, что переживаем сегодня.
