Жан Абитболь.

Одиссея голоса. Связь между ДНК, способностью мыслить и общаться: путь длиной в 5 миллионов лет



скачать книгу бесплатно


Выживание – это гармония

Чтобы клетка могла уцелеть, необходимо обеспечить сосуществование всех составляющих как внутри ее, так и в нашем теле в согласии со всеми другими клетками. Становится понятно, почему синтез живой клетки кажется невозможным. ДНК, гигантская, чудовищная молекула, представляет собой двойную спираль. Ее открыли в 1955 году Уотсон и Крик. Они доказали, что ДНК содержится в каждой живой клетке и что именно она является необходимым элементом жизнедеятельности организма и его репродукции. ДНК представлена во всех живых органоидах. Но самое главное заключается в том, что в этой спиральной молекуле заключена тайна нашей эволюции. Также она содержит идентификационные признаки нашей личности. Закодированная, она может мутировать. У каждого индивида своя ДНК, за исключением монозиготных близнецов. Это настоящие клоны. Такие близнецы образуются из оплодотворенной одним сперматозоидом яйцеклетки, разделившейся на стадии дробления и давшей самостоятельные, но идентичные организмы. Дизиготные близнецы формируются из одной яйцеклетки, но оплодотворенной двумя сперматозоидами. Из такой клетки могут получиться похожие мальчик и девочка, но ДНК у них будет разная. Монозиготные близнецы обладают портретным сходством. Но хотя в детстве голоса таких близнецов совершенно идентичны, жизненные передряги привносят в них заметную разницу. ДНК состоит из четырех основных структур, называемых азотистыми основаниями: аденин, цитозин, тимин и гуанин, или АЦТГ. Это азбука жизни, ее буквами пишется роман нашего бытия. Так как молекулы ДНК невероятно длинные, понадобится, наверное, миллион страниц, чтобы записать число оснований, образующих эту молекулу. ДНК находится в ядре клетки, занимая место в несколько тысячных долей миллиметра. В этом смысле код, называемый генетическим, является настоящим языком, лежащим в основе всех остальных языков. Комбинация четырех молекулярных единиц диктует свой закон. Можно почти с полной уверенностью сказать, что этот язык позволил создать человека по своему образу, а 3 ноября 1967 года в Коллеж де Франс Жак Моно, к всеобщему изумлению, заявил, что «больше вероятности, что язык создал человека, нежели человек – язык». Так что, как подчеркивает Грегори Бенишу, «наверняка существует прямая, почти родственная связь между генетическим кодом и человеческой речью». Но разве открытие гена FOXP2 не является первым шагом к подтверждению этой научной и философской гипотезы?

Более 3 млрд лет ДНК является носителем генетического кода. Она претерпела многочисленные мутации, повлекшие за собой физические, физиологические и морфологические изменения видов. Мутация воздействует непосредственно на цепочку оснований ДНК и на закодированное послание. Она может изменять, разрушать, трансформировать, повреждать ген. Она производит искажения и модификацию алфавита нашего генетического наследия. Вплоть до наших дней мутация чаще всего рассматривалась как пагубное нарушение, но в пространственно-временном континууме она допустила эволюцию различных видов, включая и человеческий вид.


Молекулярные часы

Как мы отыскали наши корни? С помощью теории «молекулярных часов», предполагающей, что каждый миллион лет влияние радиоактивных солнечных лучей на нашу планету модифицирует 23 % ДНК, тем самым создавая регулярную мутацию.

Таким образом, наша ДНК, на 1,6 % отличающаяся от ДНК шимпанзе, свидетельствует, что от нашего общего кузена нас отделяет всего 7 млн лет. Данное утверждение только лишь правдоподобная гипотеза, вокруг которой ведутся споры, так как мы не знаем, насколько попавшая на нашу планету солнечная энергия в виде фотонов могла измениться под воздействием климатических условий. Так что хотя эта гипотеза очень привлекательна, она требует дальнейших исследований. Регулярная мутация на стреле времени нашей планеты позволяет определить появление различных видов. Этой теорией мы обязаны Чарлзу Сибли и Джону Алквисту.

Если говорить об одноклеточном организме, то ДНК, самая важная единица клетки, репродуцируется без изменений. В начале возникновения жизни на Земле это была первая стадия репродукции: она называется митозом. При митозе клетка делится на две части, и получаются две клетки, идентичные первой. Таким способом не могло произойти никаких эволюционных изменений, ибо в этом случае мы имеем дело только с клонами. В то же время, чтобы мы могли убедиться в существовании гена посредством проявления фенотипических признаков, как, например, зеленые или карие глаза, необходимо, чтобы ген активировался и получил стимул. В самом деле, ген, представленный в цепочке ДНК, может молчать, и тогда никто не узнает о его существовании!


У клетки есть пол

Итак, революция началась. Вопросы «почему» и «как» продолжают оставаться предметом ученого спора. Первые клетки, появившиеся 3,8 млрд лет назад, не скапливаются, чтобы образовать многоклеточные организмы: каждая клетка сидит в своем углу. Они не соблазняют друг друга, не спариваются, потому что для репродукции им достаточно поделиться пополам. Они черпают энергию из солнечных лучей, заливающих нашу планету. Эти живые одноклеточные организмы, называемые эубактериями или прокариотами, представляют собой клетки без ядра, но с ДНК. Они существуют по сей день. Под действием фотонных лучей, испускаемых Солнцем, они начинают преобразовывать господствовавший в то время на нашей планете углекислый газ в кислород. Механизм этого преобразования называется фотосинтезом. Проходит около 2 млрд лет. Наша атмосфера преображается. Воздух в достаточной степени наполнился кислородом. В нем могут существовать живые многоклеточные организмы, или эукариоты. Теперь ДНК вытеснена в клеточное ядро, представляющее собой мембрану. Клетка обретает пол – мужской или женский. Это больше не та клетка, что при делении производит идентичные клетки, это уже слияние двух клеток, дающее рождение третьей. Третья клетка несет в себе характеристики материнских клеток, но отличается от них. Первые шаги навстречу эволюции человека сделаны.


Синева окружает Землю

Есть небо, есть океан. Горы и долины образуют рельеф Земли. Их заселяют живые организмы. У них появляются половые органы. Встреча самца и самки позволяет свершиться чуду эволюции. Слияние двух половых клеток, или гамет, каждая из которых обладает половинным набором хромосом той особи, которая будет зачата, происходит у всех животных.

Каждая клетка существа, имеющего пол, обладает парным набором хромосом, что позволяет образовать одну гамету с одинарным набором хромосом и дать жизнь потомству, у которого будет парный набор хромосом. У мужчины 46 хромосом: 44 аутосомы и 2 хромосомы, называемые половыми хромосомами – X и Y. У женщины также 44 аутосомы и 2 половые хромосомы XX. Гамета является единицей размножения. У мужчин сперматозоиды содержат 22 пары аутосом (нумеруемые от 1 до 22) плюс одна половая хромосома с двумя возможными типами гамет – Y или Х. У женщин только один тип гамет – яйцеклетка. У нее есть также 22 пары аутосом (нумеруемые от 1 до 22) и одна половая хромосома Х. Когда две гаметы встречаются, мы получаем мужскую особь, если в яйцеклетку проникнет сперматозоид Y, и женскую, если проникнет сперматозоид Х.


Митохондрия хранит верность матери

Сперматозоид передает только свою нуклеиновую кислоту ДНК. Яйцеклетка также передает свою нуклеиновую кислоту ДНК, но сохраняет свои митохондрии, а следовательно, после оплодотворения сохраняет свою митохондриальную ДНК. Ребенок, вне зависимости от пола, получит митохондрии матери и хромосомы матери и отца. Проникнув в яйцеклетку, сперматозоид теряет свой хвостик. Сквозь мембрану яйцеклетки проникает только ядро, не содержащее митохондрий, так что в оплодотворенном яйце будет только мужская хромосомная информация. На этом утверждении основана теория митохондриальной Евы. Согласно этой теории, мы все произошли от одной африканской матери. Об этом мы расскажем несколько позже.


Ключ эволюции – организм, имеющий пол

Какое преимущество получила природа более миллиарда лет назад, когда усложнила форму жизни, оказав предпочтение половому хромосомному методу размножения вместо простого деления? Это усложнение открыло живым организмам феноменальные возможности эволюции. Больше ни один цельный организм не будет скопирован точь-в-точь. Гены, подлинные повелители наших предков и нашего потомства, подверглись многочисленным изменениям. Эти изменения могут быть вторичными как по отношению к мутации, так и к генетическому смешиванию хромосом из гамет матери и отца во время формирования эмбриона. Организм, который в результате появится на свет, не будет похож ни на кого, но вместе с тем будет содержать в себе признаки прошлых поколений.


ДНК практически бессмертна. Меняется только ее оболочка

После первой революции, заключавшейся в появлении живых организмов с половым размножением, наступает вторая, когда возникает пищевая цепочка: хищники и добыча. Естественный отбор идет полным ходом. Одни особи оказываются более приспособленными к охоте, чем другие. Удивительно: к виду, не претерпевшему изменений на протяжении 400 млн лет, относится акула! Ископаемые образцы свидетельствуют о том, что 570 млн лет назад в море появились многоклеточные организмы, а чуть позже, около 400 млн лет назад, трилобиты и папоротники. Трилобиты уже представляют собой довольно сложные организмы. Глаза трилобитов состоят из сотни фасеток, как у современной мухи. Точно так же, как глаза трилобитов можно назвать самыми первыми глазами на планете, можно сказать, что человек, без сомнения, первое живое существо на нашей Голубой планете, овладевшее даром речи.

Трилобиты, первыми увидевшие Землю, передали способность видеть многочисленным видам. Возможно, человек является исходной точкой для других видов, которые получат способность разговаривать. За время эволюции акула сохранила свой внешний облик. Тело акулы состоит из хрящевых тканей, ибо костной ткани в то время еще не существовало. Став непревзойденным океанским охотником, акула сумела выжить как вид. Она находится на вершине пищевой цепочки. Вместе со скатами она бороздит океанские воды, пожирая гладкокожих, без плавников и зубов, рыб, появившихся 530 млн лет назад. Эти первые рыбы питаются планктоном. Но вскоре появляются организмы, обладающие костным скелетом. Фосфат кальция, основной строительный материал для костей, устоявших перед испытанием временем, позволяет нам узнать о существовании этих животных на основании их ископаемых остатков. Течет время, изменяется климат, многочисленные виды появляются и исчезают. Разнообразие живого мира впечатляет. Эволюция медленно подготавливает появление приматов.

Живое существо борется с силой тяжести

Известные нам сегодня рыбы имеют внутренний осевой скелет, состоящий из окостеневшей хрящевой ткани. Рыбы бороздят океаны. С появлением амфибий и рептилий формируется дыхательная система, пригодная для жизни на суше. Промежуточным звеном между рыбой и саламандрой является акантостега, жившая 350 млн лет назад. Метаморфоза, позволившая животным завоевать землю, начинается 330 млн лет назад. Изменяется скелет. Локомоторный аппарат, прежде не соединенный с тазовым поясом, теперь плотно с ним соединяется, чтобы удержать тяжесть собственного тела на твердой земле. Отныне важную роль играет сила тяжести. Чтобы передвигаться по твердой земле, надо иметь достаточно прочный и стабильный костяк. Надо развивать дыхательную систему, приспосабливая ее к нашей земной атмосфере. По мере того как море отступает, освобождая место для суши, по мере того как озера постепенно исчезают, животные морских глубин, чтобы выжить, вынуждены приспосабливаться к твердой земле и воздуху. Повелителями нашего земного мира постепенно становятся рептилии. Множатся растения. Водный мир делится на моря и реки. Акула сохраняет свое доминирующее положение. Рептилия медленно, но уверенно движется по тропе эволюции к млекопитающему. Утконос – промежуточное звено между ними – дожил до наших дней. Это чудно?е существо, очень странное. У него теплая кровь, он выкармливает детенышей молоком, но откладывает яйца.

250 млн лет назад эволюция потерпела глобальную катастрофу. По невыясненным до сих пор причинам вымерло больше половины живых организмов, обитавших в воде.

Динозавры идут

Удивительная эпопея динозавров начинается около 200 млн лет назад. На нашей планете воцаряются уникальные рептилии, устанавливается тропический климат, в котором до гигантских размеров вырастают не только травы и деревья, но и животные. Земля обретает краски, появляются цветы. Обнаруживается новый вид мелкой живности – млекопитающие.

Начинается общение посредством звуков. Разумеется, общение еще в зачаточном состоянии, но оно уже есть. И не только благодаря формированию уха у мелких млекопитающих, но также благодаря появлению примитивных ушей у динозавров. Ибо наличие уха – предварительное условие для осуществления звуковой коммуникации. У млекопитающего уже есть маленькие косточки, барабанная перепонка и некое подобие внутреннего уха. Идет формирование необходимого звена человеческого голоса. Появляется орган, воспринимающий нашу речь. У динозавра есть ухо, однако оно гораздо менее восприимчивое. Слышится шум. Доносится ворчанье. Это еще не настоящий голос. Но он уже на пути к нам. Каким образом на нашей планете, где господствуют динозавры, смогут развиться млекопитающие?


Катастрофа или чудо?

Отправимся на 65 млн лет назад. Небо ясное. На горизонте светит солнце. Внезапно космическое пространство пронзает астероид, движущийся со скоростью 16 км в секунду. Огненный шар озаряет небо над Голубой планетой. Шар приближается. По мере прохождения слоев стратосферы скорость его увеличивается. Его точка прицела находится в Мексиканском заливе, на полуострове Юкатан. Это астероид диаметром 12 км. Он с размаху врезается в полуостров. Угол его падения равен 30°. Он взрывается. Сила взрыва ужасающая. Образуется кратер диаметром 300 км. Происходит чудовищный, не имеющий прецедентов на нашей планете катаклизм. В атмосферу выбрасывается гигантское облако из дыма, пыли и каменистых обломков. За несколько часов, несколько дней Северная Америка, а затем и вся планета окутались пылевым облаком. В момент столкновения вспыхнули и распространились пожары. На многие сотни километров выгорело все живое. Ударная волна уничтожила животный и растительный мир на многих тысячах километров вокруг кратера. Резкое потепление атмосферы оказалось настолько мощным, что повлекло за собой высвобождение атомарного азота в воздух. Произошла химическая реакция. Следствием ее стал губительный кислотный дождь. Поверхность Земли превратилась в безжизненную пустыню. К смертельным дождевым потокам прибавилась высвободившаяся после столкновения тепловая энергия, создавшая парниковый эффект.

На месте столкновения находят иридий, деформированный кварц и мельчайшие алмазы, разбросанные вокруг кратера Юкатана. Эти открытия подтверждают астероидную теорию, объясняющую, по мнению Луиса Альвареса, исчезновение динозавров. Столкновение вызвало потоп, выброс значительного количества тепловой энергии, цепную химическую реакцию и на несколько месяцев, а вероятно, даже лет погрузило Землю в полный мрак.

Солнце больше не может согреть планету. Завеса из пыли препятствует проникновению солнечных фотонов. Земля остывает. Фотосинтез, необходимый для образования кислорода, почти не происходит. Тысячи видов вымирают, исчезают навсегда, будь то растения (90 %) или животные (70 %). Наступает конец царства динозавров. Чудо или катастрофа? Не за горами появление человека.

Постепенно жизнь берет свое. Плотное пылевое облако редеет. Снова появляется синее небо. Возобновляется активный процесс фотосинтеза. В русле реки времени уверенно маршируют млекопитающие, и это русло неуклонно ведет к появлению Ното vocalis. Наблюдая за полетом птицы над морем, мы наблюдаем за полетом ее предка динозавра.


Млекопитающее стучится в дверь

Климат становится более мягким. Млекопитающие благоденствуют и плодятся. Эволюция подготавливает возникновение человека. Появляются сумчатые, у них зародыш развивается во внешней материнской сумке. Затем начинают появляться плацентарные млекопитающие – прямая линия, ведущая к человеку. Их зародыш развивается внутри тела, в матке. Пространственно-временная траектория неумолимо движется вперед. Средства общения между млекопитающими неуклонно обогащаются. У летучих мышей, появившихся 55 млн лет назад, обнаруживается способность к эхолокации – возможности ориентироваться с помощью ультразвука. У дельфина развита такая же способность, сочетающаяся с рядом других звуковых сообщений, о которых мы поговорим позже.

Ген FOXP2, ставший пусковым механизмом образования речи, скоро начнет активно развиваться. Если, конечно, речь не идет о мутации.

Эволюция прогрессирует не только посредством мутации ДНК, но также и в связи с пищевой цепочкой. Любое травоядное зависит от растений, которыми оно питается. Но разве эти растения не трансформируют солнечную энергию в энергию биологическую?

В период эмбриональной жизни млекопитающее ускоренным порядком проходит путь, проделанный нами за несколько сотен миллионов лет. Вот этот путь: встреча двух клеток-гамет, затем образование многоклеточного существа, обладающего двумя слоями зародышевых клеток. Затем появляются живые организмы с тремя слоями зародышевых клеток. У человеческого эмбриона эти слои (листки) получают название эктодермы, мезодермы и энтодермы. Это структурная основа человека. Из массы клеток энтодермы образуются внутренние органы, ответственные за наше пищевое поведение. Эктодерма формирует наружный слой кожи, а из мезодермы, срединного зародышевого листка, формируются наши внутренние органы. Вот и получился человеческий эмбрион! Такова гипотеза, выдвинутая в конце XX века. Девять месяцев внутриутробного развития маленького человечка удивительным образом напоминают известную нам эволюцию от амебы к человеку.

У жизни есть универсальная схема

Меня очень заинтересовал один эксперимент. За формирование глаза отвечает определенная группа генов. У эмбриона мушки дрозофилы удалили эту группу. Родившаяся мушка ничего не видела, гены зрения у нее отсутствовали. У эмбриона лабораторной мыши удалили ту же группу генов глаза (расположенную на том же самом месте в цепочке ДНК) и заменили трансплантатом генов дрозофилы. У родившейся мыши гены зрения дрозофилы встроились в ее собственную ДНК: она видела! Этот эксперимент показывает, что локализация генов универсальна, что в цепи ДНК они занимают определенное место, практически одинаковое для всех видов животных. Итак, одна группа генов «создает, строит и конструирует» глаз, другая формирует конечности туловища, таз и в заключение мозг. Чтобы они начали действовать, не требуется никаких активаторов. Такой подход к геному стремится показать, что органиграмма животного аналогична органиграмме насекомого, рыбы, птицы или человека. Если существует генетическая информация о наличии глаза, она непременно проявит себя. Чтобы признак не передавался, надо удалить его группу генов.

Для других функций также существуют гены, однако, если их не активировать, они себя не проявят. Функция может и не существовать, потому что не существует ответственный за нее ген, тогда она будет зависеть от новой мутации ДНК. Но где расположен человеческий голос?

Генетическое наследие человека и обезьяны очень похоже. Нас разделяет только 1,3 % генов. В самом деле, если у обезьяны 48 хромосом, а у человека 46, ДНК обезьяны и человека имеют 98,7 % сходства. Конечно, такая разница может показаться очень маленькой, однако она весьма существенна. Известно, например, что если даже одна аминокислота в молекуле гемоглобина, где их целых 574, будет отсутствовать, человеческий организм не сможет существовать, иначе говоря, между существом жизнеспособным и существом нежизнеспособным разница генома всего 0,017 %.

Мозг обезьяны значительно меньше мозга человека. Но, похоже, гены этого органа идентичны или, по крайней мере, вполне сопоставимы. Однако анализ протеинов, отвечающих за мозг, показал, что молекулярное разнообразие у человека гораздо выше, чем у обезьяны. За несколько миллионов лет мозг так поразительно повзрослел, что его эволюция привела к появлению Homo vocalis.

В ДНК наших хромосом запечатлена вся эволюция нашего существования, с самого нашего появления на планете Земля. Означает ли это, что жизнь – это ДНК, а меняется только телесная оболочка?



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Поделиться ссылкой на выделенное