Наука и Техника

Наука И Техника
14 января 2016

Могут ли всего два человека возобновить жизнь на Земле?

Крошечный островок Пирамида Болла лежит в 600 километрах к востоку от Австралии в южной части Тихого океана, выпирая из моря как осколок стекла. И там были — под скошенным утесом, скрываясь под веретенообразным кустом — последние виды. Двое сбежали, и всего девять лет спустя их было 9000, дети и внуки детей и внуков Адама и Евы.

Нет, это не забавная интерпретация истории создания человека. Этим счастливым видом были три омара Dryococelus australis, членистоногие размером с кулак человека. Их сочли вымершими вскоре после того, как черные крысы вторглись на их родной остров Лорд-Хау в 1918 году, но нашли на Пирамиде Болла 83 года спустя. Этот вид обязан своему чудесному восстановлению команде ученых, которые одолели 130 метров вертикальной скалы, чтобы найти их тайник в 2003 году. Омаров назвали Адам и Ева и отправили на программу разведения в зоопарк Мельбурна.

Спасти животных от Армагеддона — это одно. Три самки омара откладывают 10 яиц каждые 10 дней и способны к партеногенезу; им не нужен самец для воспроизводства. Заселение Земли людьми заново — совсем другое дело. Сможем ли мы это сделать? Сколько времени это займет?

Ответ на этот вопрос — больше чем праздный интерес. Это вопрос, достойный международного внимания, важный и актуальный, и занимаются им и в NASA, и пионеры переезда на другую планету.

Давайте перенесемся на 100 лет вперед. Затем дела человечества пошли ужасно не так, и восстание машин уничтожило население Земли — как предсказывал Стивен Хокинг в 2014 году. Осталось только двое. И ничего не поделать: первое поколение будет представлено братьями и сестрами.

Зигмунд Фрейд считал инцест единственным универсальным человеческим табу наряду с убийством своих родителей. Это не только ужасно, но и опасно. Исследование детей, рожденных в Чехословакии между 1933 и 1970 годами, показало, что близко 40% тех, чьи родители были в родстве первой степени, оказались инвалидами, а 14% умерли.

Рецессивные риски

Чтобы понять, почему инбридинг настолько опасен, нам нужно немного ознакомиться с генетикой. У всех нас есть две копии каждого гена, по одной от каждого родителя. Но некоторые варианты генов не показываются, если у вас нет их двух одинаковых. Большинство наследственных заболеваний вызваны этими «рецессивными» вариантами, которые проскользнули мимо радара эволюции, являясь по сути безвредными. По статистике, у обычного человека есть одна-две смертельных рецессивных мутации в геноме.

Если пара будет в родстве, оно проявит относительно быстро. Взять ахроматопсию, редкое рецессивное расстройство, которое приводит к полной цветовой слепоте. Исследования показали, что у 1 из 33 000 американцев оно проявляется, и 1 из 100 его переносит. Если один из наших постапокалиптических выживших будет таким, шанс один к четырем, что у его ребенка будет копия. Пока вроде не страшно. После одного поколения инцеста риск увеличивается — шанс один к четырем, что у детей будет две копии. Шанс 1 к 16, что первый внук изначальной пары будет иметь это заболевание.

Такой была судьба жителей Пингелапа, изолированного атолла в западной части Тихого океана. Все его население произошло от 20 переживших тайфун, который накрыл остров в 18 веке, включая носителя ахроматопсии. При таком небольшом генетическом пуле, сегодня одна десятая часть населения острова страдает цветовой слепотой.

Даже имея в виду эти страшные риски, если выжившие оставят достаточно детей, высоки шансы, что некоторые из них будут здоровы. Но что будет, если инбридинг будет продолжаться сотни лет? Совсем не нужно застревать на острове, чтобы узнать, потому что есть одно общество, которое просто не может получить достаточно близких родственников: европейские монархи. И после девяти поколений стратегических браков между двоюродными братьями, сестрами, дядями и племянницами, за 200 лет испанские Габсбурги естественным образом проводят подобный эксперимент.

Карл II был самой известной жертвой семьи. Родившись с целым набором физических и умственных недостатков, монарх научился ходить лишь к восьми годам. Во взрослом возрасте его бесплодие означало исчезновение целой династии.

В 2009 году группа испанских ученых выяснила почему. Предки Карла так запутались, что его «коэффициент инбридинга» — цифра, отражающая пропорцию унаследованных генов, которые были идентичны у обоих родителей — была выше, чем если бы он родился от близнецов.

Та же мера используется экологами, чтобы оценить генетические риски, с которыми сталкиваются исчезающие виды. «При небольших размерах населения, рано или поздно все будут состоять в родстве, и по мере увеличения связанности, эффекты инбридинга проявляются все сильнее», — объясняет Брюс Робертсон из Университета Отаго. Он изучает новозеландских гигантов, нелетающих попугаев по имени какапо, которых осталось всего 125 на планете.

Особое беспокойство вызывают последствия инбридинга на качество спермы, они увеличивают пропорции бесплодных сперматозоидов с 10% до 40%. Это пример депрессии инбридинга, говорит Робертсон, вызванная воздействием рецессивных генетических дефектов в популяции. Несмотря на обилие пищи и защиту от хищников, какапо могут не справиться.

Иммунная смесь

Исчезающие виды могут быть подвержены и долгосрочным рискам. Хотя они могут быть хорошо приспособлены к окружающей среде, именно генетическое разнообразие позволяет видам прокладывать путь через будущие проблемы. Особенно важно это для иммунитета. «Именно это, наверное, больше всего призывает к разнообразию, даже людей. Мы выбираем партнеров с совершенно иной иммунной композицией, так что наши потомки имеют широкий массив иммунной защиты», — говорит доктор Филип Стивенс из Университета Дарема. Когда-то в нашем эволюционном прошлом именно спаривание с неандертальцами могло дать нашей иммунной системе генетический толчок.

Даже если наш вид сможет через это пройти, он станет неузнаваемым. Когда небольшие группы людей остаются изолированными слишком долго, они становятся уязвимыми к эффекту основателя, из-за которого утрата генетического разнообразия усиливает генетические странности популяции. Новые люди не только будут на вид и на слух другими — это может быть совершенно новый вид.

Сколько же разнообразия нужно? Споры на эту тему уходят корнями в 80-е годы, говорит Стивенс, когда австралийский ученый предложил универсальное правило большого пальца. «По сути, необходимо 50 племенных особей, чтобы избежать депрессии инбридинга, и 500, чтобы адаптироваться», говорит он. Это правило используется и сегодня — хотя это число и было увеличено до 5000, чтобы учесть случайные потери генов при передаче из поколения в поколение — для информирования Красной книги МСОП, которая собирает каталог видов под угрозой исчезновения.

Все это приводит к пересмотру политики сохранения видов, к уделению внимания «самым вымирающим» видам, то есть тем, которые в большей степени находятся под угрозой исчезновения. «Это сохранение оформлено в контексте сортировки — вы просеиваете угрозы и задаетесь вопросом, есть ли шанс их спасти. Другими словами, с его помощью вы можете сказать «ладно, можем ли мы забыть о виде»?

И все же, один ученый метко подметил, что мы являемся живым доказательством присущих этой концепции недостатков. По данным анатомических и археологических свидетельств, наши предки не смогли выполнить наши собственные популяционные задачи, и порядка 1000 индивидов существовало в течение миллиона лет. И где-то 50 000–100 000 лет назад мы вышли на другой уровень, когда наши предки мигрировали из Африки. Как и следовало ожидать, мы остались с чрезвычайно низким генетическим разнообразием. Исследование генетических различий между соседними группами шимпанзе от 2012 года выявило больше разнообразия в одной группе, чем среди всех семи миллиардов людей, живущих сегодня.

Изучение наших предков может быть нашим лучшим выбором. Антрополог Джон Мур в 2002 году опубликовал свою оценку, которую вывел на базе небольших мигрирующих групп ранних людей — порядка 160 человек. Он рекомендовал начинать с молодых, бездетных пар и высматривать присутствие потенциально опасных рецессивных генов. Увы, Мур оценивал долгосрочное космическое путешествие, а не перезаселение планеты. Его цифры строились вокруг двух сотен лет изоляции, прежде чем пионеры вернутся на Землю.

Так что насчет последнего мужчины и последней женщины? Трудно сказать с определенной долей уверенности, но Стивенс смотрит с оптимизмом. «Доказательства краткосрочных эффектов низкого генетического разнообразия весьма сильны, но все эти вещи сугубо вероятностны. Есть много историй о невероятных путешествиях с конца света — все возможно».

Пока апокалипсис не поколебал основы современной цивилизации, человечество может оправиться на удивление быстро. На рубеже 20 века северо-американское общество гуттеритов — весьма инбредных, кстати — достигло высочайшего уровня роста населения за все время, удваиваясь каждые 17 лет. А если бы каждая женщина рожала по восемь детей, мы пришли бы к семимиллиардному населению и современному кризису перенаселения всего за 556 лет.