- Какие открытия, достижения в области эволюционной генетики человека Вы считаете наиболее важными за последние 10 лет? 20 лет? 50 лет?

В эволюционной генетике как человека, так и других видов, наиболее важные результаты дал анализ ДНК - он внес значительные изменения в представления об эволюционном древе. Для человека этот анализ доказал, что все современные люди происходят от единой предковой группы, жившей в Африке.

Важно: пути миграций, прочерчиваемые на основе анализа ДНК современных популяций, проходят не через горы и реки, а через популяции (которые сейчас живут там-то, а их предки раньше могли жить в другом месте). Чтобы привязать пути миграций к географическим объектам, нужны данные по древней ДНК.

В разных источниках можно увидеть разные цифры, характеризующие близость генома человека и шимпанзе - 98.5% или, например, 94%.Отчего зависит этот разброс цифр и всё-таки, как правильней?

Разброс цифр зависит от того, какого типа различия между геномами используются. Нуклеотидные "тексты" могут различаться заменами отдельных букв (так называемые однонуклеотидные полиморфизмы", английская аббревиатура SNP, Single Nusleotide Polymorphism), числом повторяющихся фрагментов (CNV, Copy Number Variation), может быть изменен порядок расположения или ориентация больших фрагментов (эти изменения давно известны как изменения положения фрагментов хромосом).

Геномы могут отличаться наличием вставок или утратой фрагментов разных размеров. Кроме того, две обезьяньих хромосомы у человека объединены в одну, поэтому у нас 46 хромосом, а у шимпанзе - 48.

Указать одной цифрой все эти разнообразные перестройки сложно, поэтому в зависимости от того, что именно учли, цифры получаются разные. Но при учете любого типа различий картина сходства между видами получается одна и та же - шимпанзе ближе всего к человеку, затем горилла, затем орангутан и так далее.

Эти несколько процентов, отличающие геном человека от генома шимпанзе - каков их «физический смысл»? Что это за гены, каковы их функции?

При сравнении геномов человека и шимпанзе были выявлены мутации,"сделавшие нас людьми". Это те мутации, котоыре появились в линии человека и привели к важным изменениям биохимических процессов, формы тела или изменили сроки созревания тех или иных систем.

Однако такой "физический смысл" имет очень небольшая часть различий. В основном различия обусловлены случайным накоплением "нейтральных" мутаций, никак не проявляющихся в облике или биохимических особенностях их обладателей.

Часть "смысловых" различий связана с накоплением адаптивных мутаций, причем в геноме шимпанзе - однги мутации, в геноме человека - другие. Среди известных изменений - мутации, инактивирующие некоторые "ненужные" человеку гены. Например, инактивацию гена кератина - белка, входящего в состав волос, связывают с отсутствием шерсти на теле человека. Инактивация генов обонятельных рецепоров у человека связана со снижением роли обоняния для выживания. Важное изменение - инактивации гена одного из белков, входящего в состав жевательных мышц. Ослабление мощной жевательной мускулатуры, крепящейся к костям черепа, позволило "освободить" его от функций каркаса для этих мышц и увеличить размеры черепной коробки, а соответственно, и размеры мозга.

Мутации в генах, связанных с размером и функциями мозга, особенно интересны. У предков человека накапливались мутации в генах, контролирующих размер мозга, и отбирались те, которые приводили к увеличению его размера.

Важным классом мутаций, отличающих человека от других приматов, является изменения в генах регуляторных белков. Эти белки регулируют работы целых групп других генов, и изменение в одном таком белке приводит к существенным изменениям в работе генных ансамблей. Меняя эти белки, можно за счет небольшого числа мутаций достичь значительных изменений строения и функций различных органов.

Различия между геномами человека и приматов уже "инвентаризированы", но смысл этих различий пока понятен лишь для небольшой доли мутаций.

Как Вы относитесь к предложениям некоторых исследователей на основании генетических данных включить шимпанзе и гориллу в род Homo?

Положительно. Формально на уровне ДНК мы с братьями-приматами отличаемся меньше, чем два вида крыс. Хотя по внешнему облику и по образу жизни отличаемся гораздо больше.

Вероятно, наивный вопрос, но возможно ли будет в обозримом будущем средствами генной инженерии «сделать из обезьяны человека»? Какие трудности стоят на пути решения такой задачи?

А зачем? мы уже есть - природа уже сделала. Считаю, что фабрику по производству чего-либо из полу-людей полу-обезьян делать неэтично (это из микроорганимозв или из культур тканей можно получать разные полезные вещества), а философские проблемы таким образом не решить. Лучше поберечь природные популяции наших родственников.

Еще один вопрос из области научной фантастики: возможно ли в обозримом будущем решение такой задачи, как клонирование неандертальца?

Клонирование из имеющихся фрагментов ДНК невозможно - они очень коротенькие, их не сошьешь в единое целое. Синтез ДНК на основе полученной инфомрации о последовательности генома неандеральца пока вряд ли возможен. При определении последовательности нуклеотидов древней ДНК высока вероятность ошибочного "чтения" из-за того, что за тысячи лет в ДНК накапливаются химические модификации, которые можно принять за реальные мутации. Кроме того, в пробирке ДНК синтезируется фрагментами размером в несколько тысяч нуклеотидов. При сборке этих фрагментов тоже возникают ошибки. В результате количество ошибок будет столь велико, что система будет нежизнеспособна. А ведь остается еще этап введения ДНК в клетку. И еще некоторые технические сложности - например, каким делать уровень метилирования ДНК.

Метилирование ДНК – это способ химической модификации определенных нуклеотидов (навешивание метильной группы специальными ферментами). Метилирование может влиять на активность генов, на распознавание ДНК ферментами (Например, рестриктазами, которые в зависимости от наличия или отсутствия метильной группы режут или не режут определенные последовательности) и на другое.

Подробней о проблемах, связанных с изучением древних ДНК, можно прочитать в этой статье .

К сожалению, российский Интернет переполнен разного рода дезинформацией (например, регулярно приходится сталкиваться с разглагольствованиями о том, что генетически к человеку ближе всего не шимпанзе, а свинья...). Какие существуют наиболее расхожие мифы, заблуждения на тему генетики человека?

Про свиней - известный миф. Инсулин раньше получали из свиньи, так как некоторые белки у нас с хрюшками действительно похожи. А другие белки больше схожи с другими видами животных. Больше всего совпадений – повторюсь – с шимпанзе. Но про свинью более известно - вот и циркулирует старая информация.

Наиболее расхожие заблуждения связаны с полной безграмотностью, с тем, что многие не знакомы даже с обязательным школьным курсом генетики.

Вот пример - отзыв на нашу лекцию о наследовании групп крови. Если бы малограмотный папаша прочел страницу школьного учебника о доминантных и рецессивных признаках, не было бы жизненной трагедии:

"Материал не только интересный, но и доступный для понимания даже школьнику младшего класса. Я интересуюсь этой темой с тех пор, как мой отец (у которого, как и у моей мамы резус положительный, а у меня, к сожалению, получился отрицательный) сказал мне, что из-за этого я не его дочь, обвинил мою мать во всех смертных грехах и ушел от нас. Так что, дорогой папа, ты глубоко заблуждаешься. Ты не прав!!! " (С сайта http://www.bio.fizteh.ru/student/files/biology/biolections/lection03.html)

В науке накоплено достаточно большое число фактов, свидетельствующих о поразительном сходстве человека и животных , что позволяет сделать вывод о единстве происхождения живых существ. Подтверждением родства человека и животных являются следующие факты.

1) В клетках человека и животных содержатся одни и те же белки и нуклеиновые кислоты , которые выполняют одинаковые функции. Особенно большое сходство выявлено между человеком и обезьянами: так, в ДНК человека и шимпанзе содержатся 92% сходных генов. Сходны и иммунологические свойства крови: и у человека, и у человекообразных обезьян различаются группы крови и имеется резус-фактор .

2) В строении тела человека и животных выделяют аналогичные органы и части тела . Как и у всех обезьян, передние конечности человека хватательные, имеют кисть, свободно сгибающуюся и разгибающуюся; большой палец противопоставлен остальным; концевые фаланги снабжены сводчатыми ногтями. В плечевом поясе хорошо развиты ключицы, обеспечивающие разнообразные и сложные движения передних конечностей. Черепная коробка крупная. Глазницы расположены на фронтальной стороне черепа и обращены вперед. Поля видимости каждого глаза не изолированы, как у большинства млекопитающих, а перекрываются одно другим, что обеспечивает бинокулярное, объемное зрение. Кроме того, у человека имеются рудиментарные органы , которые выполняли важные функции у животных и сохранились у человека, хотя не нужны ему (например, аппендикс).

3) Человек и приматы , в отличие от других млекопитающих, обладают высокоразвитым головным мозгом , имеющим затылочную долю и выделяющиеся лобные доли . Наличие затылочных долей связано с развитием зрения, а лобных - с интеллектуальными способностями. Весь же комплекс - способные к манипуляциям передние конечности, высокоразвитые органы зрения и головной мозг обезьян - фундаментальная предпосылка способности к труду

4) Развитие зародышей животных одного типа во многом сходно. У всех хордовых на ранних стадиях эмбриогенеза закладывается осевой скелет (хорда), появляется нервная трубка, образуются жаберные щели. Строение сердца зародыша человека напоминает строение сердца рыб - одно предсердие и один желудочек. Исследование эмбрионального развития различных животных привело к выводу, что человек в своем эмбриональном развитии проходит все стадии эволюции вида. Такая особенность была сформулирована во второй половине XIX в. немецкими учеными Ф. Мюллером и Э. Геккелем как биогенетический закон - «в онтогенезе повторяется филогенез », согласно которому индивидуальное развитие особи (онтогенез) представляет собой краткое повторение филогенеза (исторического развития вида).

5) Черты поведения человека и животных во многом схожи. У животных, так же как у человека, развита система общения с помощью соответствующих сигналов. Механизмы поведения человека как биологического вида и животных едины. Выдающиеся русские ученые И.М. Сеченов (1863) и И.П. Павлов (1926) создали рефлекторную теорию поведения , базирующуюся на сложных и многообразных проявлениях деятельности нервной системы, функциональной единицей которой является рефлекс .

Вместе с тем в строении и физиологии человека имеются существенные отличия от животных . Прямохождение стало возможным вследствие сильного развития мускулатуры нижних конечностей, появления в позвоночнике выраженных изгибов (шейного, грудного, поясничного, крестцово-копчикового), изменения положения таза (под углом 60º к горизонтали), формирования сводчатой стопы с хорошо развитым первым пальцем. В соответствии с вертикальным положением тела изменилось и расположение внутренних органов.

Cледует отметить функциональное разделение верхних и нижних конечностей человека. Рука человека характеризуется высокой степенью развития - подвижная кисть руки гибкая, на ней присутствует большое количество мелких мышц, большой палец противопоставлен ладони, что позволяет крепко удерживать предметы. Рука человека неспецифична, она может выполнять разнообразные сложные и тонкие движения.

Главным отличием в строении человека и животного является развитие головного мозга - материальной основы мышления, сознания, речи. Головной мозг человека не только значительно крупнее, но и гораздо более сложно устроен , чем мозг животных. Это связано с появлением новых структур, ансамблей нейронов, регулирующих сложные движения, речь, мышление. Полушария головного мозга человека неравноценны , они функционально асимметричны. Ученые доказали, что левое полушарие связано с логическим мышлением, целенаправленностью действий , а правое - с эмоциональной сферой , с интуицией. Асимметрия мозга человека формируется сразу после его рождения.

К морфофункциональным особенностям тела человека можно также отнести преимущественно развитый мозговой отдел черепа по сравнению с лицевым , большой объем головного мозга, бинокулярное зрение, кожу, лишенную волосяного покрова, малую плодовитость и другие.

Результатом эволюции стали фундаментальные биосоциальные отличия человека, которые появляются в процессе онтогенеза при условии жизни человека среди людей, в социуме. Эти особенности касаются и физиологии, и поведения, и образа жизни человека.

Развитие разума. Человек в отличие от животных обладает особой формой мышления - понятийным мышлением , т. е. способностью к формированию отвлеченных, абстрактных представлений о предметах, в которых обобщены основные свойства конкретных вещей. Отражение действительности животными всегда конкретно, предметно , связано с определенными предметами окружающей среды.

Животные могут совершать очень сложные действия , но в основе их поведения лежат инстинкты - генетически заложенные программы поведения. Набор таких действий строго ограничен, определена последовательность, которая не меняется с изменением условий. Человек же вначале ставит цель, составляет план действий, который может измениться при необходимости, и претворяет его в жизнь, анализирует полученные результаты, делает выводы. Человек сознает , что он делает, и понимает мир.

Не совсем так! Такое утверждение было актуальным еще несколько десятков лет назад. Тогда считалось, что ближайший родственник человека – человекообразная . Подтверждением этого служила так называемая шкала сообразительности среди животных. Согласно этой шкале, человекообразные приматы ближе всех стояли . Однако ряд экспериментов и опытов, проведенных в настоящее время, все отодвигают от близкого родства с человеком.

Согласно теории эволюции, человек разумный – это недоразвитая обезьяна, имеющая на одну хромосому меньше, чем, например, шимпанзе, но имеющее похожее строение черепа и передних конечностей. В настоящее время теория Чарльза Дарвина о происхождении человека от обезьяны не находит своего подтверждения, что позволяет мировым научным умам выискивать все новых «родственников» человека.

Сходство человека с дельфином

Исследователи, изучавшие мозговые , выяснили, что энцефалограмма дельфинов афалина сближает их с человеком. Дело в том, что мозг у этого вида дельфинов максимально похож на человеческий. Серое вещество у этих животных чуть больше в размерах, чем у людей, а также содержит большее количество извилин. Согласно исследованиям швейцарского профессора А. Портмана, умственные особенности дельфина заняли почетное второе место после человека (третье место у слонов, а четвертое – у обезьян).

Что объединяет человека со свиньями?

Анатомическое строение свиней позволяет называть их ближайшими родственниками человека. Дело в том, что эмбрион этого млекопитающего животного имеет закладку пятипалой конечности и мордочку, очень напоминающую человеческое лицо. Пятачок на свиной мордочке и копытца на ножках развиваются непосредственно перед родами. Кроме того, уже родившиеся свиньи обладают максимальной физиологией с людьми. Именно поэтому свиные органы (печень, почки, сердце, селезенка) используют в хирургии для трансплантации человеку.

Сходство людей с крысами

Эти грызуны тоже удивительным образом копируют человека на анатомическом уровне, но не так максимально как свиньи. Крысы имеют тот же состав крови и структуру тканей, что и человек. Любопытно, что эти грызуны являются единственными животными в мире, которые (как и человек) обладают абстрактным мышлением. Крысы умеют делать несложные умозаключения, что и позволяет им быть настолько живучими. Кроме того если крысу увеличить до размеров человека, после чего распрямить скелет, то можно увидеть, что суставы людей и крыс имеют одно и то же анатомическое строение, а кости обладают равным количеством фрагментов.

Сходство и отличие человека и животного

Сход­ства человека и животного :

1. одинаковый веще­ственный состав, строение и поведение организмов . Чело­век состоит из тех же белков и нуклеиновых кислот, что и живот­ные, и многие структуры и функции нашего тела такие же, как и у животных. Чем выше на эволюционной шкале стоит животное, тем больше его сходство с человеком. Современная наука (этология) на основе многочисленных наблюдений утверждает, что в поведении человека и животных много схожего. Животные как и человек испытывают различные чув­ства: радость, горе, тоску, вину и т.п.;

2. Человеческий зародыш проходит в своем развитии все стадии эволюции живых организмов.

3. У человека имеются рудиментарные органы , ко­торые выполняли важные функции у животных и сохранились у человека, хотя не нужны ему (например аппендикс).

Отличия человека от животных и они фундаментальны:

1. наличие разума , но современная наука доказывает наличие разума и у высших животных (раньше считалось, что разумом обладает только человек). Пр-р: эксперименты с обезья­нами показали, что они могут понимать слова, сообщать с помо­щью компьютера о своих желаниях, и таким образом с ними можно вести диалог. Значение разума можно оценить, например, при игре человека в шахматы с компью­тером, который пытается выиграть за счет огромных скоростей перебора всех возможных вариантов и в этом соперничестве человек побеждает.

У животных есть любопытство, внимание, память, воображение, но даже самые высокоорганизованные животные не обладают способностью к понятийному мышлению , то есть к формированию отвлеченных, абстрактных представлений о пред­метах, в которых обобщены основные свойства конкретных вещей. Мышление животных конкретно, а мышление человека может быть абстрактным, отвлечен­ным, обобщающим, понятийным, логичным. Чем выше способность к понятийному мышлению, тем выше интеллект человека . Имея способность к понятийному мышлению, человек осознает , что он делает, и понимает окружающий мир. Хотя животные имеют очень сложные формы поведе­ния и создают изумительные произведения (например, паутина, сотканная пауком или соты у пчел), но человек до начала работы имеет план, проект, модель и этим отличается от всех животных.

2. Человек обладает речью (И.П. Павлов общение с помощью слов назвал второй сигнальной системой), а у животных может быть очень развитая система общения с помощью сигналов (дельфины, летучие мыши общаются при помощи ультразвука). В естествознании имеет место быть гипотеза немецкого антрополога М.Мюллера, суть которой состоит в том, что в процессе совместного труда людей из звуков сначала по­явились корни глаголов, затем другие части слова и речи. Таким же путем в про­цессе общественного труда постепенно мог возникнуть разум, так как слово создает в мозгу человека определенный образ объекта.

3. Способность к труду, способность изготавливать и использовать орудия труда отличает человека от животных. Все животные как-то действуют, а высшие животные способны к сложным видам деятельности (обезьяны используют палки в виде орудий для доставания плодов). Единственный вид животных – черный ворон (исчезающий вид) способен изготовить и использовать орудия труда – крючок из разветвленной ветки для доставания личинок и гусениц из-под коры дерева, причем определяют необходимую длину приспособления.

4. Прямохождение освободило передние конечности (руки) человека.

5. В процессе труда произошло развитие руки , особенно большого пальца.

6. Человек использует огонь и не боится его в отличие от животных.

7. Человек хоронит умерших людей.

Вывод: главные отличия человека от животных - понятийное мышле­ние, речь, труд способствовали в процессе эволюции обособле­нию человека от природы.

Самое похожее на человека животное - человекообразная обезьяна. У нее не только аналогичное человеческому строение скелета, но и отставленный в сторону большой палец, которым она может прикасаться к кончикам остальных пальцев, что позволяет обезьяне хватать руками различные предметы и лазать по деревьям. Человеку большой палец руки дает возможность пользоваться орудиями труда. Еще у этих обезьян отсутствует хвост. Головной мозг у них более крупный и сложный по строению, чем у мартышкообразных например.

Некоторые считают, что обезьяны являются предками людей, но это не так. Теория эволюции гласит, что обезьяна и человек много лет назад произошли от одного общего предка, но развивались по различным ветвям.

Существует четыре вида антропоидов, или человекообразных обезьян. Самая большая и сильная - горилла. Следующим по размеру идет орангутанг, затем - шимпанзе и, наконец, самый маленький из всех - гиббон.

Гиббон - наименее изученный представитель человекообразных обезьян, но именно он имеет наибольшее сходство с человеком. Гиббон может стоять прямо и ходить, как человек, а не ковылять, опираясь на передние конечности. Но, с другой стороны, гиббон мало ходит по земле и большую часть жизни проводит на деревьях, перебираясь с ветки на ветку при помощи длинных рук и опускаясь лишь затем, чтобы подобрать лежащие на земле листья или фрукты.

Интересно заметить что и зубы человекообразных обезьян схожи с нашими. Во время еды гиббон сидит прямо, как человек, а рацион его,помимо основной пищи в виде листьев и фруктов, может включать в себя и пауков, и птиц, и яйца. У гиббона очень крепкая семья. Родители и дети не разлучаются ни днем, ни ночью, а поскольку молодой гиббон живет с родителями примерно до 6 лет, то семейство гиббонов может насчитывать 8-9 членов. В диких джунглях гиббон может дожить до очень преклонного возраста - до 30 лет!