Мы - это наш мозг. От матки до Альцгеймера
Шрифт:
XXI. Эволюция клонения генетического материала среди популяций за пре¬ делами Африки говорят о том, что индивидов, которые отту¬ да мигрировали, было не более нескольких десятков. Впо¬ следствии в различных регионах современный человек имел сексуальные контакты с Homo erectus, и последний ассими¬ лировался. В последнее время ведутся поиски молекулярно-генети¬ ческих изменений, которые через 300 000 поколений посте ответвления от шимпанзе привели к появлению человека. Неоднократно указывалось на то, что геномы человека и шимпанзе различаются примерно на 35 миллионов ДНК-кир- пичиков, и это всего лишь 1%. Это число уже превратилось в миф, но различие в 6% все-таки ближе к истине. Столь зна¬ чительное совпадение, однако, еще ни о чем не говорит, по¬ тому что в принципе лишь немногие гены могут быть ответ¬ ственны за утроение веса нашего мозга в период, прошедший после ответвления человека от шимпанзе. Эту возможность подтверждает ряд наблюдений. Одно из наиболее характер¬ ных отличий мозга человека от мозга шимпанзе состоит в том, что в человеческом мозге гораздо сильнее проявляется экспрессия генов, участвующих в мозговом обмене веществ. Ответственны за эго, по-видимому, лишь немногие гены (транскрипционные факторы). Аналогичный аргумент дает одна из стратегий, применяемых для отслеживания генов, которые могли быть ответственны за становление человека, а также для поиска генов, мутация которых может приво¬ дить к уменьшению мозга и умственной отсталости. При на¬ следственной первичной микроцефалии человеческий мозг столь же мал, как у крупных обезьян, однако глобальная структура его остается неизменной. Внешне такие люди вы¬ глядят
XXI.3. Молекулярная эволюция ток. Отсюда логически вытекает их участие в увеличении размеров мозга в процессе эволюции. Один из этих генов — ген ASPM (Abnormal Spindle-like, Microcephaly-associated — абнормальный веретенообразный, связанный с микроцефа¬ лией), который воздействовал на ускоренное изменение его строительных ДНК-кирпичиков после произошедшего при¬ мерно 5,5 миллиона лет назад ответвления человека от шим¬ панзе. Было высказано предположение, что человеческий мозг все еще развивается, ввиду того, что примерно 5 800 лет назад возник вариант гена ASPM и с тех пор быстро распро¬ странился в человеческой популяции. Генетический вариант гена микроцефалии (МСРШ-вариант D), вероятно, попал в ДНК вида Homo sapiens в последний ледниковый период, при¬ мерно 37 000 лет назад, хотя сейчас 70% населения Земли являются его носителями. Столь быстрое распространение возможно лишь в том случае, если этот вариант приносит явное эволюционное преимущество. Найдены также гены, изменения которых ассоциируют¬ ся с человеческой речью. Мутации гена FOXP2 приводят к наследуемому расстройству речи и дефектам произношения. Гены ASPM и микроцефалии также, по-видимому, связаны с речью. В ходе эволюции возникали также новые функциональ¬ ные гены. Наилучший пример — ген трехцветного зрения у приматов. Удвоение зеленого опсина*, а затем мутации и от¬ бор привели к возникновению красного опсина у приматов. Эволюционное преимущество цветного зрения могло быть в том, что давало возможность отличать красные, зрелые фрук¬ ты от зеленых, незрелых. Красный цвет всё еще используется как возбудитель, в то время как доминирующий в природе зеленый оказывает успокаивающее действие, даже в плаце¬ * Опсины — группа рецепторов в светочувствительных клетках сет¬ чатки. 503
XXI. Эволюция бо (см. XVII.4). Поэтому и стены операционной красят в зеле¬ ный. Происходила также и утрата генов. У мыши 1 200 генов рецепторов запаха, у человека же осталось лишь 350. Утрата человеком одного из этих генов (MYH16), возможно, косвен¬ но способствовала увеличению его мозга. Экспрессия этого гена выражалась в мощной мускулатуре челюстей наших предков. Исчезновение его сделало возможным увеличение размеров черепа человека в качестве адаптации к увеличе¬ нию мозга. Другой стратегией отыскания генов, которые были необ¬ ходимы для развития нашего мозга, является прочтение пол¬ ного генома различных представителей эволюционного пути, приведшего к возникновению человека. В настоящее время шведский исследователь Сванте Пээбо, работающий в Макс- Планк-институте эволюционной антропологии в Лейпциге, занимается определением полной последовательности базо¬ вых пар ДНК генома неандертальца, вымершего 30 000 лет назад. Он выделил ДНК из трех ископаемых костей Homo neanderthalensis женского пола, возраст которых составлял 38 000-44 000 лет. Исследователь разработал технику, позво¬ ляющую различать между сильно фрагментированной ДНК неандертальца и загрязнениями, внесенными бактериями и современным человеком. Благодаря этому он надеется в те¬ чение нескольких лет получить возможность сравнить полную ДНК неандертальца с ДНК современного человека и тем са¬ мым установить, какие генетические изменения позволили совершить такой огромный скачок вперед. После расшифров¬ ки 60% ДНК неандертальца уже получены первые поразитель¬ ные результаты. Европейцы, китайцы и папуасы сохраняют следы сексуальных контактов с неандертальцами, которые должны были происходить на Ближнем Востоке 80 000- 50 000 лет назад. От 1% до 4% нашей ДНК ведет происхожде¬ ние от неандертальцев. Этого не наблюдается у африканцев. 504
XXI.3- Молекулярная эволюция Можно спросить, какие же признаки мы заимствовали от неандертальцев. До сих пор найден 51 ген, получивший бы¬ строе развитие после ответвления современного человека от неандертальцев. Установлены также большие различия в отрезках ДНК, кодирующих РНК и выполняющих регули¬ рующие функции (см. ниже); были также найдены 78 генов, одинаковых у современных людей, но отличающихся у неан¬ дертальцев. Среди отличающихся генов сравнительно много таких, которые связаны с функциями мозга и поэтому могут дать нам в дальнейшем представление об истории возник¬ новения особенных свойств современного человека. Когда говорят о разнице в 6% между ДНК человека и шим¬ панзе, нужно иметь в виду, что даже самые незначительные генные модификации, так называемые полиморфизмы, мо¬ гут полностью изменить пространственную структуру белка и тем самым все его функции. К тому же один ген может при¬ вести к образованию множества различных белков. В нашей исследовательской группе Татьяна Ишунина установила, что в мозге имеется более 40 вариантов одного из белков, кото¬ рый принимает информационные послания эстрогена, рецеп¬ тор эстрогена альфа (ER а). Воздействие этих различных форм варьируется в зависимости от возраста, ареала мозга, типа клеток и болезненного процесса. Совсем недавно стало ясно, что в деле эволюции мозга мы не должны слишком уж кон¬ центрировать внимание на генах, которые кодируют белки. Ибо 98% генома кодирует не белки, а только РНК, и главным образом микро-РНК могли играть основную роль в увеличе¬ нии размеров нашего мозга. Отрезками РНК регулируется множество процессов в клетке, и у человека и шимпанзе про¬ текают они часто очень по-разному. До сих пор наибольшее различие между человеком и шимпанзе было найдено в зоне ускоренного развития 1 (human accelerated region 1, HAR1) — части недавно открытого гена РНК. В РНК мозга генетическая 505
XXI. Эволюция экспрессия (ген HAR1F) на ранней стадии утробного разви¬ тия наблюдается в нейронах Кахаля-Ретциуса. Начиная с 17-19-й недели утробного развития человека происходит экспрессия гена HAR1F вместе с выработкой белка рияина, необходимого доя образования шестислойной коры больших полушарий, так сильно развитых у человека. Изменения в этом гене произошли, вероятно, более 1 миллиона лет назад и поэтому могли иметь решающее значение для возникно¬ вения современного человека. В ходе эволюции в нашей ДНК накопилось колоссальное количество хлама и повторений. Многочисленные шрамы истории нашей эволюции дают нам важную информацию об истории нашего эволюционного становления, но вряд ли могут служить аргументом в пользу профессионализма Твор¬ ца, во что незыблемо верят приверженцы Разумного замысла, не говоря уже о том, чтобы невозмутимо называть ДНК «язы¬ ком Бога». Как видно, ничего не изменилось с тех пор, как в 1871 году Дарвин отметил, что важнейший принцип эволю¬ ции имеет под собой твердую почву, во всяком случае если природные явления не воспринимать с точки зрения дика¬ ря. Сторонники Разумного замысла спустя 130 лет занимают одинокое место среди немногих еще остающихся дикарей, отрицающих эволюцию. XXI.4 Почему именно за неделю? Мы взяли неделю из Библии — или наделили Библию своим недельным биологическим ритмом? Замысел этой книги возник, когда меня попросили отвечать в еженедельной колонке газеты NRC Handclsblad на вопросы относительно нашего мозга. Один из вопросов гласил: «По¬ 506
XXI-4- Почему именно за неделю? чему, собственно, весь мир делит время на отрезки в одну неделю?» Согласно Библии, Бог сотворил землю за шесть дней и седьмой день отдыхал от трудов. Отбросив чувство, что сотво¬ рению человека не мешало бы посвятить хотя бы на один день больше, зададимся вопросом, состоит ли наша неделя из семи дней потому, что, по Библии, сотворение мира дли¬ лось семь дней, или, наоборот, повествование о сотворении мира охватывает семь дней потому, что это соответствует нашему биологическому семидневному ритму. Все живые существа, от одноклеточных до человека, мил¬ лиарды лет эволюции несли в себе биологические ритмы, чтобы иметь возможность
XXI. Эволюция мом нашей социальной активности, а не биологическими часами с их недельным ритмом. В пользу существования био¬ логически обусловленного недельного ритма говорят данные одного исследователя, в течение 15 (!) лет измерявшего гор¬ мональный уровень собственной мочи. В течение 3 лет коле¬ бания примерно соответствовали недельному ритму и при этом не совпадали с рабочей неделей. Такой ритм, прояв¬ ляющийся «на холостом ходу», указывает на существование биологических часов с собственным ритмом, приблизитель¬ но равным одной неделе. У людей, находившихся на протя¬ жении 100 дней в пещере при неизменных условиях, также был отмечен примерно недельный ритм. Насекомое ного- хвостка (Folsomia Candida) в условиях полной темноты поддер¬ живает недельный ритм откладывания яиц. Оба последних примера говорят о том, что не социальная среда является причиной еженедельных биологических колебаний. Однако наиболее убедительным аргументом в пользу существования недельного биологического ритма являются ископаемые останки предка человека, найденные в Восточной Африке. В черепе под № 1 500 мальчика из Турканы на зубной эмали были обнаружены два типа микроскопических линий: одни с периодичностью в один день, другие с периодичностью примерно в одну неделю. У этих гоминид, судя по всему, зуб¬ ная эмаль, линия за линией, формировалась на протяжении 6 дней в быстром темпе, а на седьмой день темп замедлялся. Похоже, что это характерно и для других приматов. Предпо¬ ложительно, такая периодичность может быть вызвана ко¬ лебаниями солнечного излучения, однако видные астрономы это оспаривают. Гораздо более вероятно, что наш недельный ритм связан с тем периодом эволюции, когда живые орга¬ низмы сделали шаг из моря на сушу и стали там искать себе пищу. Недельное изменение приливов и отливов из-за со¬ вместного влияния Луны и Солнца имело существенные по- 508
XXI.4. Почему именно за неделю? следствия для тех, кто искал пропитание на суше, как в от¬ ношении количества, так и в отношении состава пищи. Так что за 3,6-3,8 миллиона лет до того, как была написана Биб¬ лия, за миллионы лет до того, как возникла неделя в челове¬ ческом обществе, уже существовала биологическая неделя. И, по-видимому, именно биологический ритм породил мысль о том, что Бог создал свое творение за неделю, а не за 8 или за 9 дней, не говоря уже о 4,5 миллиарда лет.
XXII. Заключение Легко изменить течение рек, легко сдвинуть горы, но характер человека изменить невозможно. Китайская пословица Мы появляемся на свет с мозгом, который благодаря сочета¬ нию генетического фона и программирования за время раз¬ вития в матке стал единственным в своем роде, в значитель¬ ной степени уже с заложенными в нем свойствами нашего характера, нашими талантами и ограничениями. Это касает¬ ся не только IQ, не только того, сова ты или жаворонок, или степени спиритуальности, а также невротического, психоти¬ ческого, агрессивного, антисоциального и нонконформист¬ ского поведения, но и риска возникновения таких болезней мозга, как шизофрения, аутизм, депрессия и наркозависи¬ мость. Когда мы взрослеем, модифицируемость нашего мозга сильно ограничивается, и наши особенности теперь таковы, каковы они есть. Структура нашего мозга, которая сложилась именно таким образом, определяет его функции: мы — это наш мозг. Генетические задатки и многочисленные факторы, воз¬ действующие на формирование мозга в утробном периоде, накладывают на нас внутренние ограничения; мы не свободны в принятии решений по изменению своей гендерной иден¬ тичности, сексуальной ориентации, уровня нашей агрессив¬ ности, нашего характера, религии или родного языка. С этой вовсе не новой мыслью я оказываюсь в достойном обществе. Уже Спиноза иллюстрировал ее следующими выразительны¬ ми примерами (Этика, часть III, схолия теоремы 2): «Так, ре¬ 5Ю
бенок уверен, что свободен требовать молока, разгневанный подросток убежден, что свободно желает мщения, а трус — бегства. Пьяный убежден, что по свободному определению души говорит то, что впоследствии, протрезвев, желал бы взять назад. Точно так же помешанные, болтуны, дети и мно¬ гие другие в том же роде убеждены, что говорят по свобод¬ ному определению души, между тем как не в силах сдержать одолевающую их болтливость». В этих характерных свойствах ничего изменить невозможно. К такому же заключению при¬ ходит Чарлз Дарвин (1809-1882) в своей Автобиографии. Он полагает, «что воспитание и окружающая обстановка оказы¬ вают только небольшое влияние на характер человека и что в большинстве своем качества наши — врожденные». Это мнение, однако, находится в резком противоречии с верой в формируемостъ человека, господствовавшей в 1960- 1970-х гт. прошлого века. В половых различиях в поведении было виновно маскулинное общество, и женщинам вдвое чаще угрожает депрессия, потому что они ведут более труд¬ ную жизнь. Считалось, что эти трудности вызваны социаль¬ ной средой и поэтому ее следует изменить. Вера в прогресс и внимание, которое уделяли социальному окружению в этот период, имели свои темные стороны. Воспитание, и прежде всего влияние матери, было причиной всех неудач. Доминант¬ ная мать была виновна в гомосексуальности сына, ребенок эмоционально дистанцированной матери становился аутис- том, противоречивые требования к детям приводили к ши¬ зофрении, и «их следовало вырвать из когтей вредоносной семьи». Транссексуалы — это психотики, на преступление толкают дурные приятели, худая модель вызывает эпидемию анорексии у девушек, а сексуальное насилие или эмоциональ¬ ное пренебрежение в детском возрасте приводят к погранич¬ ному расстройству личности. Тот факт, что наши характерные свойства, наши возмож¬ ности и ограничения закладываются в нашем мозге в пери¬ 511
XXI]. Заключение од развития в матке, разумеется, не означает, что наш мозг при рождении уже вполне готов. Мозг младенца раскрыва¬ ется под влиянием теплой, безопасной и стимулирующей окружающей среды, в процессе продолжающегося обучения, благодаря воздействию родного языка и запечатлению ре¬ лигиозных воззрений ближайшего окружения. И при этом речь идет, так же как во время пребывания в матке, не о моз¬ ге или об окружении, но о тесном взаимодействии между тем и другим. Следует подчеркнуть, что чем раньше стимули¬ рующее окружение начинает влиять на развитие мозга, тем заметнее и устойчивее результат; чем позже начинает раз¬ виваться ребенок, тем меньше свойств характера еще может запечатлеться в мозге. Характер, то есть заложенные в нас свойства, в ходе раннего развития также вырисовывается всё яснее. Естественно, то, что мы учим, откладывается в на¬ шей памяти. Она еще очень пластична. Общество и в после¬ дующий период может оказывать влияние на наше поведе¬ ние, но не на характер. Изменения поведения, которых, часто с огромным трудом, могут добиваться клинические психоло¬ ги и психиатры, не устраняют проблем характера, сложивших¬ ся в период ранней фазы развития. Термин характер недаром восходит к греческому слову, означающему вырезан. Впрочем, изменения поведения могут помочь людям с нарушением лич¬ ности лучше справляться с проблемами своего характера. Врожденное — и наследственное Врожденное — не обязательно наследственное. В момент, когда сталкиваются гены наших отца и матери, мы навсегда при¬ обретаем существенную часть нашего характера, наш IQ. и риски болезней мозга. Но после момента зачатия условия развития плода в матке также оказывают существенное вли¬ яние на развитие мозга. С генетическим отягощением, кото¬ 512