Почему численность человечества 100 тысяч лет назад сократилась

Человечество заплатило за жизнь частью ДНК

Американские биологи, похоже, выяснили, почему 100-74 тысячи лет тому назад человечество прошло сквозь "бутылочное горлышко" — его численность резко сократилась. Виноваты в этом были бактериальные инфекции, убивающие людей еще во младенчестве. Нашим предкам удалось справиться с ними, лишь потеряв два гена, которые вели "предательскую" деятельность.

Фото:

О том, насколько сильно микроорганизмы, как симбиотические, так и паразитические, могут влиять на эволюцию животных и растений, известно не очень много. Конечно, ученые знают примеры, когда занесенная болезнь приводила к вымиранию эндемичных видов. Например, печально известного сумчатого волка (Thylacinus cynocephalus), судя по всему, окончательно добила эпидемия собачьей чумы, возбудитель которой случайно попал на Тасманию. Однако это происходит лишь тогда, когда численность вида небольшая и обитает он в строгой изоляции (например, на острове).

В то же время известно, что симбиоз с микроорганизмами может повышать шансы многоклеточных существ на выживание. Например, некоторые симбиотические бактерии помогают их хозяевам бороться с ядами (подробнее об этом читайте в статье "Если отравился — скушай бактерию!"). А известный паразит членистоногих под названием вольбахия (Wolbachia pipientis) может регулировать соотношение самцов и самок в популяциях насекомых, а также влиять на выбор партнера при спаривании. Ну, а все это, как вы понимаете, влияет на эволюцию хозяев микроорганизмов.

Не исключено, что влияние бактерий и вирусов на эволюцию млекопитающих и, в частности, человека тоже значительно. По крайней мере, как считают ученые, они когда-то помогли нам преодолеть так называемое "бутылочное горлышко". Напомню, что так называют ситуацию, при которой по самым разным причинам резко снижается численность популяции и, соответственно, ее генетического разнообразия. Считается, что подобное произошло с людьми около 100-74 тысяч лет тому назад.

Тогда, по оценкам антропологов, численность человеческой популяции, которая уже приближалась к миллиону, вдруг резко сократилась до 10-20 тысяч особей. И, что самое интересное, параллельно вымерли практически все остальные представители рода Homo, кроме неандертальцев, и, возможно, денисовцев. До сих пор не совсем понятно, почему это вдруг произошло, хотя версий было много. Самыми популярными из них являются вымирание крупных копытных, на которых люди охотились, а также последствия извержения супервулкана Тоба на острове Суматра.

Последняя версия, несмотря на то что ее часто излагают на страницах научно-популярных книг, является самой слабо аргументированной. Да, конечно, извержение, случившееся 77,5 тысячи лет тому назад, было мощным — одного пепла вулкан выбросил 800 кубических километров. Тем не менее, антропологи находили следы человеческих стоянок на территории Восточной и Южной Азии и после этого события. То есть даже жившие рядом с вулканом люди вымерли не сразу. А кроме того, сокращение численности рода людского не было резким — оно началось примерно 100 тысяч лет тому назад, то есть задолго до самого извержения. Так что оно могло лишь ускорить вымирание многих человеческих групп, но явно не являлось его причиной.

Что касается гипотезы о том, что эффект "бутылочного горлышка" был связан с вымиранием крупных копытных, на которых охотились люди, то здесь тоже наблюдается некое временное несоответствие. Известно, что за четвертичный период происходило несколько таких вымираний, однако не одно из них не приходилось на указанное время. Да и к тому же, во время предыдущих вымираний крупных копытных никакого сокращения численности людей не наблюдалось — а по идее, должно было, если эти два процесса связаны между собой. Кроме того, данные антропологов показывают, что 100 тысяч лет назад люди все-таки в основном охотились на мелкихживотных,аненакрупных.

Так почему же численность людей в те далекие времена так сильно сократилась? Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) считают, что причиной этому были эпидемии, вызванные бактериальными инфекциями. Однако, по их данным, уже через несколько десятков тысяч лет люди смогли победить эти болезни — из-за того, что геном наших предков избавился от двух генов-"предателей", которые сотрудничали с вредными микроорганизмами.

Исследователей заинтересовали два иммунных гена — Siglec-13 и Siglec-17. Эти последовательности ДНК помогают иммунитету решить, какие иммунные клетки нужно отправить на борьбу с возбудителем заболевания. Известно, что оба этих гена активны у шимпанзе и горилл, однако у людей они не работают, поскольку Siglec-17 "выключен" в результате мутации, а его коллега под номером 13 вообще вырезан из генома.

После того как ученые синтезировали белки, кодируемые этими генами, они обнаружили интересную вещь — оба белка мешали антителам связываться с антигенами на мембранах стрептококков группы Б (Streptococcus) и кишечной палочкой К1 (Escherichia coli). Получается, что если данные белки будут присутствовать в иммунных клетках, то те перестанут распознавать данных бактерий как потенциальную угрозу для организма. А это приводило к катастрофическим последствиям. Дело в том, что вышеупомянутые стрептококки Б и кишечная палочка К1 являются агрессивными микробами, весьма опасными для новорожденных. После попадания их в организм ребенок чаще всего умирает, и спасти его могут лишь современные лекарства, которых 100 тысяч лет назад еще не придумали.

Итак, получается, где-то 400 тысяч лет тому назад представители рода Homo впервые "познакомились" с данными болезнями. (Возможно, это было связано с изменением рациона или среды обитания.) В результате началось резкое снижение численности популяции наших предков, поскольку большая часть их просто погибала во младенчестве. Однако естественный отбор тоже не дремал — согласно данным генетического анализа "предательские" гены Siglec-13 и Siglec-17 начали выключаться в промежутке от 400 до 270 тысяч лет назад, то есть еще до того, как современный человек откололся от ветвей неандертальцев и денисовцев.

Таким образом где-то 270-265 тысяч лет тому назад сформировалась некая популяция, которая состояла из особей, лишенных этих молекулярных "предателей". Тем не менее, инфекция тоже не дремала. Поскольку люди распространялись за пределы Африки, то она путешествовала вместе с ними. В итоге численность всех групп, кроме той, что не имела опасные для здоровья гены, неуклонно снижалась. Наиболее же интенсивное вымирание произошло как раз 100-74 тысяч лет тому назад. Кстати, вполне возможно, что его подстегнуло именно извержение Тоба или сокращение численности животных, которыми люди питались, ведь в стрессовой ситуации любая болезнь становится более опасной.

Тем не менее, даже для той популяции, члены которой заранее избавились от вредных генов, требовалось время для того, чтобы это изменение стало общей нормой. Поэтому не удивительно, что последние следы работы гена Siglec-17 встречаются у некоторых людей. Однако сейчас на планете таковых не имеется. Если вдруг и произойдет обратная мутация, которая "включит" данный участок ДНК при развитии ребенка, то он не доживет и до года.

Как видите, именно микроорганизмы в свое время подтолкнули эволюцию человечества и помогли ему пройти через "бутылочное горлышко". Можно сказать, что весь род людской выжил лишь потому, что смог дать достойный эволюционный ответ на происки паразитов. Правда, для этого пришлось пожертвовать частью нашей ДНК…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"