Недавняя эволюция человека - Recent human evolution

Часть серии по
Эволюционная биология
Зяблики Дарвина, автор Gould.jpg

Недавняя эволюция человека относится к эволюционным приспособление, сексуальный и естественный отбор, и генетический дрейф в Homo sapiens популяций, поскольку их обособление и расселение в Средний палеолит около 50 000 лет назад. Вопреки распространенному мнению, не только люди все еще развиваются, их эволюция с момента зарождения сельского хозяйства идет быстрее, чем когда-либо прежде.[1] Возможно, что человеческая культура - сама по себе сила отбора - ускорила человеческую эволюцию.[2] Обладая достаточно большим набором данных и современными методами исследования, ученые могут изучать изменения частоты аллелей, встречающиеся в крошечной подгруппе популяции в течение одной жизни, в самом коротком значимом временном масштабе в эволюции.[3] Сравнение данного гена с геном других видов позволяет генетикам определить, быстро ли он развивается только у людей. Например, хотя ДНК человека в среднем на 98% идентична ДНК шимпанзе, так называемая Ускоренная область 1 человека (HAR1 ), участвующий в развитии мозга, похож только на 85%.[4]

После население Африки около 130 000 лет назад, и недавний выход из Африки примерно от 70 000 до 50 000 лет назад, некоторые субпопуляции Homo sapiens были географически изолированы за десятки тысяч лет до раннего Нового времени. Эпоха открытий. В сочетании с архаичной примесью это привело к значительному генетическая вариация, что в некоторых случаях было показано, что это результат направленный выбор происходящие в течение последних 15000 лет, что значительно позже, чем возможные события архаической примеси.[5] То, что человеческое население, живущее в разных частях земного шара, эволюционировало по расходящимся траекториям, отражает различные условия их среды обитания.[6] Давление отбора было особенно серьезным для популяций, пострадавших от Последний ледниковый максимум (LGM) в Евразии и для сидячий сельское хозяйство населения с Неолит, или новый каменный век.[7]

Полиморфизмы одиночных нуклеотидов (SNP, произносится как «snip») или мутации одной «буквы» генетического кода в аллеле, который распространяется по популяции, в функциональных частях генома потенциально могут изменить практически любой мыслимый признак, от роста и цвета глаз до восприимчивости к диабет и шизофрения. Приблизительно 2% генома человека кодирует белки, и немного большая часть участвует в регуляции генов. Но большая часть остального генома не имеет известной функции. Если окружающая среда останется стабильной, полезные мутации будут распространяться среди местного населения в течение многих поколений, пока не станут доминирующим признаком. Чрезвычайно полезный аллель может стать повсеместным в популяции всего за несколько столетий, в то время как менее выгодный обычно занимает тысячелетия.[8]

К человеческим качествам, появившимся в последнее время, относятся способность к свободному погружению в течение длительных периодов времени, адаптация к жизни на больших высотах с низкой концентрацией кислорода, устойчивость к заразным заболеваниям (таким как малярия), светлая кожа, голубые глаза, стойкость лактазы (или способность переваривать молоко после отлучения от груди), более низкое кровяное давление и уровень холестерина, толстый стержень волос, сухая ушная сера, меньшие шансы опьянения, более высокий индекс массы тела, меньшая распространенность болезни Альцгеймера, меньшая предрасположенность к диабету, генетическое долголетие, усыхание размеры мозга и изменение сроков менархе и менопаузы.

Архаическая примесь

Дальнейшая информация: Архаическая примесь

Генетические данные свидетельствуют о том, что вид, получивший название Homo heidelbergensis последний общий предок неандертальцев, Денисовцы, и Homo sapiens. Этот общий предок жил между 600 000 и 750 000 лет назад в Африке. Некоторые представители этого вида мигрировали в Европу и на Ближний Восток и стали неандертальцами, в то время как другая группа двинулась дальше на восток и превратилась в денисовцев, названных в честь Денисовской пещеры в России, где были обнаружены первые известные их окаменелости. Те, кто остался в Африке, в конечном итоге стали анатомически современными людьми. Несмотря на миграции и географическую изоляцию, три группы потомков Homo heidelbergensis позже встретились и скрестились.[9]

Реконструкция женщины-неандертальца.

Анализ ДНК показывает, что современные тибетцы, меланезийцы и австралийские аборигены несут около 3% -5% денисовской ДНК. Кроме того, анализ ДНК индонезийцев и жителей Папуа-Новой Гвинеи показывает, что Homo sapiens а денисовцы скрещивались совсем недавно, между 15 000 и 30 000 лет назад.[9]

Археологические исследования показывают, что когда доисторические люди пронеслись по Европе 45000 лет назад, неандертальцы вымерли. Тем не менее, есть свидетельства скрещивания между двумя группами, поскольку люди расширяли свое присутствие на континенте. В то время как доисторические люди несли 3-6% ДНК неандертальцев, современные люди имеют только около 2%. Это, кажется, предполагает отбор против неандертальцев.[10] Например, соседство гена FOXP2, влияющее на речь и язык, не обнаруживает никаких признаков неандертальского наследования.[11]

Интрогрессия генетических вариантов, приобретенных Неандертальская примесь имеет разные распределения в Европейцы и Выходцы из Восточной Азии, указывая на различия в селективном давлении.[12] Хотя жители Восточной Азии наследуют больше ДНК неандертальцев, чем европейцы,[11] Жители Восточной Азии, Южной Азии и европейцы имеют общую ДНК неандертальцев, поэтому гибридизация, вероятно, произошла между неандертальцами и их общими предками, выходцами из Африки.[13] Их различия также предполагают отдельные события гибридизации для предков жителей Восточной Азии и других евразийцев.[11]

После секвенирования генома трех неандертальцев из Виндиджи был опубликован проект последовательности генома неандертальцев, который показал, что неандертальцы имеют больше аллелей с евразийскими популяциями, такими как французы, ханьцы и Папуа-Новая Гвинея, чем с африканскими популяциями к югу от Сахары, такими как как Йоруба и Сан. По мнению авторов исследования, наблюдаемое превышение генетического сходства лучше всего объясняется недавними исследованиями. поток генов от неандертальцев до современных людей после миграции из Африки.[14] Но поток генов не шел в одну сторону. Тот факт, что некоторые из предков современных людей из Европы мигрировали обратно в Африку, означает, что современные африканцы также несут некоторые генетические материалы от неандертальцев. В частности, африканцы разделяют ДНК неандертальцев на 7,2% с европейцами и только на 2% с жителями Восточной Азии.[13]

Некоторые климатические приспособления, такие как высотная адаптация человека, как полагают, были приобретены архаичной примесью. Этническая группа, известная как Шерпы из Непала унаследовал аллель под названием EPAS1, что позволяет им легко дышать на большой высоте, от денисовцев.[9] Исследование 2014 года показало, что варианты, происходящие от неандертальцев, обнаруженные в популяциях Восточной Азии, демонстрируют кластеризацию по функциональным группам, связанным невосприимчивый и гематопоэтические пути, в то время как европейские популяции демонстрировали кластеризацию по функциональным группам, связанным с липидный катаболический процесс.[примечание 1] Исследование 2017 года обнаружило корреляцию Неандертальская примесь в современных европейских популяциях с такими чертами, как оттенок кожи, цвет волос, высота, режим сна, настроение и зависимость от курения.[15] Исследование африканцев 2020 года выявило гаплотипы неандертальцев или аллели, которые, как правило, наследуются вместе и связаны с иммунитетом и чувствительностью к ультрафиолету.[13] Продвижение полезных черт, приобретенных в результате смешения, известно как адаптивная интрогрессия.[13]

Верхний палеолит или поздний каменный век (50–12 тыс. Лет назад)

Дальнейшая информация: Хойсанид, протоавстралоид, протомонголоид, и EEMH
Считается, что эпикантические складки глаз являются приспособлением к холодной погоде.

Анализ ДНК, проведенный с 2007 года, показал ускорение эволюции в отношении защиты от болезней, цвета кожи, формы носа, цвета и типа волос, а также формы тела примерно с 40 000 лет назад, продолжая тенденцию активного отбора с тех пор, как люди эмигрировали из Африки 100 000 лет назад. назад. Люди, живущие в более холодном климате, как правило, более плотно сложены по сравнению с людьми, живущими в более теплом климате, потому что меньшая площадь поверхности по сравнению с объемом позволяет легче сохранять тепло.[заметка 2] Люди из более теплого климата, как правило, имеют более толстые губы с большой площадью поверхности, что позволяет им сохранять прохладу. Что касается формы носа, то люди, живущие в жарких и сухих местах, обычно имеют узкие и выступающие носы, чтобы уменьшить потерю влаги. Люди, живущие в жарких и влажных местах, обычно имеют плоский и широкий нос, который увлажняет вдыхаемые волосы и удерживает влагу из выдыхаемого воздуха. Люди, живущие в холодных и сухих местах, обычно имеют маленькие, узкие и длинные носы, чтобы согревать и увлажнять вдыхаемый воздух. Что касается типов волос, то люди из регионов с более холодным климатом, как правило, имеют прямые волосы, поэтому голова и шея остаются в тепле. Прямые волосы также позволяют прохладной влаге быстро стекать с головы. С другой стороны, плотные и вьющиеся волосы увеличивают открытые участки кожи головы, облегчая испарение пота и позволяя излучать тепло, сохраняя при этом шею и плечи. Эпикантические складки глаз Считается, что это приспособление, защищающее глаза от снега и уменьшающее блики от снега.[16]

Физиологические или фенотипические изменения были прослежены до верхнепалеолитических мутаций, таких как восточноазиатский вариант ЕДАР ген, датируемый примерно 35 000 лет назад. Мутация затрагивает потовые железы, зубы, толщину волос и ткань груди.[17][6] В то время как африканцы и европейцы несут наследственную версию гена, большинство жителей Восточной Азии имеют мутированную версию. Тестируя ген на мышах, Яна Г. Камберов и Пардис С. Сабети и их коллеги из Broad Institute обнаружили, что мутированная версия дает более толстые стержни волос, больше потовых желез и меньше ткани груди. Женщины из Восточной Азии известны своей сравнительно небольшой грудью, а у азиаток в целом обычно густые волосы. Исследовательская группа подсчитала, что этот ген возник в Южном Китае, где было тепло и влажно, а это значит, что наличие большего количества потовых желез было бы выгодно для живущих там охотников-собирателей. Генетик Джошуа Эйки предположил, что мутантный ген также может быть одобрен половым отбором, поскольку видимые черты, связанные с этим геном, делают человека, несущего его, более привлекательным для потенциальных партнеров. Тем не менее, третье объяснение предлагает Камберов, который утверждал, что каждая из черт, связанных с мутантным геном, может иметь преимущество в разное время. Сегодня мутантную версию EDAR можно найти среди 93% ханьцев, 70% среди японцев и тайцев и от 60% до 90% среди американских индейцев, которые произошли из Восточной Азии.[6]

Самый последний ледниковый период достиг пика интенсивности между 19 000 и 25 000 лет назад и закончился около 12 000 лет назад. Когда ледники, которые когда-то покрывали Скандинавию вплоть до Северной Франции, отступили, люди начали возвращаться в Северную Европу с юго-запада, современной Испании. Но около 14000 лет назад люди из Юго-Восточной Европы, особенно из Греции и Турции, начали мигрировать на остальную часть континента, вытеснив первую группу людей. Анализ геномных данных показал, что все европейцы с 37000 лет назад произошли от единой популяции, пережившей ледниковый период, образцы которой были найдены в различных частях континента, например в Бельгии. Хотя эта человеческая популяция была перемещена 33000 лет назад, генетически родственная группа начала распространяться по Европе 19000 лет назад.[10] Недавнее расхождение евразийских родословных значительно ускорилось во время последнего ледникового максимума, Мезолит и неолита из-за возросшего давления отбора и эффектов основателя, связанных с миграция.[18] Аллели, предсказывающие светлую кожу, были обнаружены у неандертальцев,[19] но аллели светлой кожи у европейцев и выходцев из Восточной Азии, KITLG и ГЛОТОК, считаются (по состоянию на 2012 г.) не приобретенными в результате архаической примеси, а недавними мутациями после LGM.[18] Фенотипы, связанные с белый или же Кавказский популяции представителей западно-евразийского происхождения возникли во время LGM, примерно 19 000 лет назад. Светлая пигментация кожи, характерная для современных европейцев, по оценкам, распространилась по Европе "выборочным путем" в мезолите (5000 лет назад).[20] Связанный TYRP1 SLC24A5 и SLC45A2 аллели возникли около 19000 лет назад, еще во время LGM, скорее всего, на Кавказе.[18][21] В течение последних 20 000 лет или около того светлая кожа была одобрена естественным отбором в Восточной Азии, Европе и Северной Америке. В то же время у южноафриканцев кожа обычно светлее, чем у их экваториальных собратьев. Как правило, люди, живущие в более высоких широтах, имеют более светлую кожу.[22] В HERC2 вариация для голубые глаза впервые появляется около 14 000 лет назад в Италии и на Кавказе.[23]

Большая средняя емкость черепа коррелирует с жизнью в холодных регионах.

Инуиты адаптация к диете с высоким содержанием жиров и холодному климату была связана с мутацией, датированной Последний ледниковый максимум (20000 лет назад).[24] Средний черепная емкость среди современных мужских популяций человека колеблется в пределах от 1200 до 1450 см.3. Большие черепные объемы связаны с более прохладными климатическими регионами, при этом самые большие средние значения наблюдаются в популяциях Сибирь и Арктический.[заметка 3][26] Люди, живущие в Северной Азии и Арктике, развили способность накапливать толстый слой жира на лице, чтобы согреться. Более того, у инуитов, как правило, плоские и широкие лица, что снижает вероятность обморожений.[16] Обе Неандерталец а кроманьонцы имели в среднем несколько больший объем черепа, чем современные европейцы, что предполагает ослабление давления отбора для увеличения объема мозга после окончания LGM.[25]

Австралийские аборигены живущий в Центральная пустыня, где ночью температура может опускаться ниже нуля, развили способность снижать внутреннюю температуру без дрожи.[16]

Ранние окаменелости Homo sapiens предполагают, что у представителей этого вида 300 000 лет назад мозг сильно отличался от сегодняшнего. В частности, они имели удлиненную, а не шаровидную форму. Только окаменелости, датируемые 35000 лет назад или меньше, имеют такую ​​же основную форму мозга, как у современных людей.[27] Человеческий мозг, кажется, уменьшился за последние двадцать тысяч лет. Мозг современного человека примерно на 10% меньше, чем у кроманьонцев, живших в Европе двадцать-тридцать тысяч лет назад. Это разница сравнима с теннисным мячом. Ученые не так уверены в значении этого открытия. С одной стороны, может случиться так, что люди становятся все менее и менее разумными, поскольку их общества становятся все более сложными, что облегчает им выживание. С другой стороны, уменьшение размеров мозга может быть связано с более низким уровнем агрессии.[28] В любом случае доказательства сокращения человеческого мозга можно наблюдать в Африке, Китае и Европе.[27]

Несмотря на то, что долгое время считалось, что человеческая культура, в широком смысле определяемая как любое усвоенное поведение, включая технологии, замедлила, если не остановила, эволюцию человека, биологи, работавшие в начале двадцать первого века нашей эры, пришли к выводу, что вместо этого человеческая культура сама по себе является силой отбора. Сканирование всего генома человека показывает, что большая часть его находится под активным отбором в течение последних 10 000–20 000 лет или около того, что с эволюционной точки зрения совсем недавно. Хотя детали таких генов остаются неясными (по состоянию на 2010 г.), их все еще можно классифицировать по вероятной функциональности в соответствии со структурами белков, для которых они кодируют. Многие из таких генов связаны с иммунной системой, кожей, метаболизмом, пищеварением, развитием костей, ростом волос, запахом и вкусом, а также функцией мозга. Поскольку культура поведения современных людей претерпевает быстрые изменения, вполне возможно, что человеческая культура ускорила человеческую эволюцию в течение последних 50 000 лет или около того. Хотя эта возможность остается недоказанной, математические модели действительно предполагают, что взаимодействия генной культуры могут привести к особенно быстрой биологической эволюции. Если это правда, то люди эволюционируют, чтобы приспособиться к селективному давлению, которое они сами создали.[2]

Голоцен (12000 лет назад по настоящее время)

Дальнейшая информация: 10 000-летний взрыв; Дисгеники; Мезолит; и Неолитическая революция

Неолит или новый каменный век

У всех голубоглазых людей есть общий предок.

Голубые глаза - это приспособление для жизни в регионах, где количество света ограничено, потому что они пропускают больше света, чем карие глаза.[16] Программа исследований генетика Ганс Эйберг и его команда из Копенгагенского университета с 1990-х по 2000-е годы, исследуя происхождение голубых глаз, обнаружили, что мутация в гене OCA2 отвечает за эту черту. По их словам, у всех людей изначально были карие глаза, а мутация OCA2 произошла между 6000 и 10000 лет назад. Он снижает выработку меланина, отвечающего за пигментацию человеческих волос, глаз и цвета кожи. Однако мутация не полностью отключает выработку меланина, так как это может привести к состоянию, известному как альбинизм. Вариации цвета глаз от коричневого до зеленого можно объяснить изменением количества меланина, вырабатываемого радужной оболочкой. В то время как у кареглазых людей большая часть ДНК контролирует выработку меланина, у голубоглазых есть только небольшая область. Изучая митохондриальную ДНК людей из разных стран, Эйберг и его команда пришли к выводу, что у всех голубоглазых людей есть общий предок.[29]

В 2018 году международная группа исследователей из Израиля и США объявила о своем генетическом анализе 6500-летних человеческих останков в районе Верхней Галилеи в Израиле, который выявил ряд черт, не обнаруженных у людей, ранее населявших этот район, в том числе голубые глаза. Они пришли к выводу, что 6000 лет назад в регионе произошел значительный демографический сдвиг из-за миграции из Анатолии и гор Загрос (на территории современной Турции и Ирана), и что это изменение способствовало развитию Энеолит культура в регионе.[30]

В 2006 г. популяционный генетик Джонатан Причард и его коллеги изучили популяции Африки, Восточной Азии и Европы и определили около 700 областей генома человека, сформированных естественным отбором между 15 000 и 5 000 лет назад. Эти гены влияют на обоняние и вкус, цвет кожи, пищеварение, структуру костей и функцию мозга. По словам Спенсера Уэллса, директора Генографического проекта Национального географического общества, такое исследование помогает антропологам подробно объяснить, почему люди из разных частей земного шара могут так разительно отличаться по внешнему виду, хотя большая часть их ДНК идентична.[5]

Появление сельского хозяйства сыграло ключевую роль в эволюционной истории человечества. Сообщества, занимающиеся ранними земледелием, получали пользу от новых и сравнительно стабильных источников пищи, но также подвергались новым и поначалу разрушительным заболеваниям, таким как корь и оспа. В конце концов, генетическая устойчивость к таким заболеваниям эволюционировала, и люди, живущие сегодня, являются потомками тех, кто пережил сельскохозяйственную революцию и продолжил воспроизводство.[31]

Исследование антропологов Джон Хоукс, Генри Харпендинг, Грегори Кокран, и его коллеги предполагают, что эволюция человека значительно ускорилась с начала Голоцен, по оценкам, примерно в 100 раз быстрее, чем в палеолите, в первую очередь в сельскохозяйственных популяциях Евразии.[32] Таким образом, люди, живущие в двадцать первом веке, больше отличаются от своих предков 5000 лет назад, чем их предки той эпохи от неандертальцев, которые вымерли около 30 000 лет назад.[1] Они связали этот эффект с новым давлением отбора, возникающим в связи с новыми диетами, новыми способами проживания и иммунологическим давлением, связанным с приручение животных.[32] Например, люди, выращивающие рис, пшеницу и другие зерновые, приобрели способность переваривать крахмал благодаря ферменту, называемому амилаза, содержится в слюне.[22] Кроме того, иметь большую популяцию означает иметь больше мутаций, сырья, на которое действует естественный отбор.[33]

Хоукс и его коллеги отсканировали данные из Международный проект HapMap африканцев, азиатов и европейцев на предмет SNP и обнаружили доказательства ускорения эволюции в 1800 генах, или 7% генома человека.[34] Они также обнаружили, что человеческие популяции в Африке, Азии и Европе эволюционировали разными путями, становясь все более разными и что между ними было очень мало генных потоков. Большинство новых черт уникальны для своего континента происхождения.[35]

Люди, живущие во влажных тропических районах, демонстрируют наименьшие признаки эволюции, а это означает, что люди-предки особенно хорошо подходили для этих мест. Только когда люди мигрировали из них, возникло естественное давление отбора. Более того, африканское население отличается наибольшим генетическим разнообразием; чем дальше от Африки, тем более однородными становятся генетически люди. Фактически, большая часть вариаций в геноме человека обусловлена ​​не естественным отбором, а скорее нейтральными мутациями и случайным перемещением генов от поколения к поколению.[36]

Джон Хоукс сообщил о свидетельствах недавней эволюции человеческого мозга за последние 5000 лет или около того. Измерения черепа показывают, что человеческий мозг уменьшился примерно на 150 кубических сантиметров, или примерно на десять процентов. Вероятно, это связано с растущей специализацией современных обществ, сосредоточенных вокруг сельского хозяйства, а не охоты и собирательства.[37] В более широком смысле, размеры человеческого мозга уменьшаются, по крайней мере, 100000 лет назад, хотя это изменение было наиболее значительным за последние 12000 лет. 100000 лет назад средний размер мозга составлял около 1500 кубических сантиметров по сравнению с 1450 кубическими сантиметрами 12000 лет назад и 1350 сегодня.[16]

Примеры адаптации, относящиеся к сельское хозяйство и приручение животных включают Восточная Азия виды ADH1B связана с приручение риса,[38] и стойкость лактазы.[39][40]

Около десяти тысяч лет назад жители Южного Китая, выращивающие рис, обнаружили, что они могут производить алкогольные напитки путем ферментации. Пьянство, вероятно, стало серьезной угрозой для выживания и мутантным геном фермента, который разлагает алкоголь до чего-то безопасного и заставляет людей краснеть. алкогольдегидрогеназа, постепенно распространилась по всему Китаю.[36]

Сегодня большинство Северо-западные европейцы можно пить молоко после отлучения от груди.

Около 11000 лет назад, когда сельское хозяйство на Ближнем Востоке заменило охоту и собирательство, люди изобрели способы снижения концентрации лактозы в молоке за счет брожение это сделать йогурт и сыр. По мере созревания люди утратили способность переваривать лактозу и, таким образом, утратили способность потреблять молоко. Тысячи лет спустя генетическая мутация позволила людям, жившим в то время в Европе, продолжать вырабатывать лактазу, фермент, переваривающий лактозу, на протяжении всей жизни, позволяя им пить молоко после отлучения от груди и пережить плохие урожаи.

Эти два ключевых события проложили путь сообществам фермеров и пастухов к быстрому вытеснению охотников-собирателей, которые когда-то преобладали по всей Европе. Сегодня стойкость лактазы наблюдается у 90% и более населения в Северо-Западной и Северной Центральной Европе, а также в регионах Западной и Юго-Восточной Африки, Саудовской Аравии и Южной Азии. Это не так распространено в Южной Европе (40%), потому что неолитические фермеры уже поселились там до того, как появилась мутация. С другой стороны, это довольно редко во внутренних районах Юго-Восточной Азии и Южной Африки. В то время как все европейцы с устойчивостью лактазы имеют общего предка этой способности, участки персистенции лактазы за пределами Европы, вероятно, связаны с отдельными мутациями. Европейская мутация, называемая аллелем LP, возникла в современной Венгрии 7500 лет назад. В двадцать первом веке около 35% населения способно переваривать лактозу в возрасте семи или восьми лет. Люди, пьющие молоко, могут производить потомство на 19% более плодовитым, чем те, у кого нет таких способностей, что ставит мутацию среди тех, кто находится под самым сильным известным отбором. В качестве примера совместной эволюции генной культуры можно привести сообщества с устойчивостью лактазы и молочное животноводство в Европе за несколько сотен поколений или тысячи лет.[41] Это поднимает вопрос типа курицы и яйца: что было первым, молочное животноводство или стойкость лактазы? Чтобы ответить на этот вопрос, популяционные генетики исследовали образцы ДНК, извлеченные из скелетов, найденных на археологических раскопках в Германии, Венгрии, Польше и Литве, датируемые периодом от 3800 до 6000 лет назад. Они не обнаружили никаких доказательств аллеля LP. Таким образом, европейцы начали молочное животноводство до того, как научились пить молоко после раннего детства.[42]

Команда финских исследователей сообщила, что европейская мутация, которая позволяет сохранять лактазу, не встречается у африканцев, пьющих молоко и занимающихся молочным животноводством. Сара Тишкофф и ее ученики подтвердили это, проанализировав образцы ДНК из Танзании, Кении и Судана, где устойчивость лактазы развивалась независимо. Единообразие мутаций, окружающих ген лактазы, предполагает, что персистентность лактазы быстро распространилась по этой части Африки. По данным Тишкоффа, эта мутация впервые появилась между 3000 и 7000 лет назад, и естественный отбор сильно поддержал ее, на самом деле, даже сильнее, чем устойчивость к малярии. В этой части мира он обеспечивает некоторую защиту от засухи и позволяет людям пить молоко без диареи, вызывающей обезвоживание.[43]

Сохранение лактазы - редкая способность млекопитающих.[42] Это также ясный и простой пример конвергентной эволюции у людей, поскольку в ней участвует один ген. Другие примеры конвергентной эволюции, такие как светлая кожа европейцев и жителей Восточной Азии или различные средства противодействия малярии, намного сложнее.[43]

У людей появилась светлая кожа после миграции из Африки в Европу и Восточную Азию.

Переход к оседлым общинам, основанным на сельском хозяйстве, был значительным культурным изменением, которое, в свою очередь, могло ускорить человеческую эволюцию. Сельское хозяйство принесло изобилие зерновых, что позволило женщинам раньше отлучать своих детей от груди и рожать больше детей за более короткие периоды времени.Несмотря на уязвимость густонаселенных сообществ к болезням, это привело к популяционному взрыву и, следовательно, к большей генетической изменчивости, сырьевого материала, на котором действует естественный отбор. В рационах ранних сельскохозяйственных сообществ не хватало многих питательных веществ, включая витамин D. Это могло быть одной из причин, почему естественный отбор отдавал предпочтение светлой коже европейцев, поскольку он увеличивает поглощение ультрафиолетового излучения и синтез витамина D.[44]

Палеоантрополог Ричард Г. Кляйн из Стэнфордского университета рассказал Нью-Йорк Таймс что, хотя было трудно соотнести данное генетическое изменение с конкретным археологическим периодом, можно было идентифицировать ряд модификаций, связанных с подъемом сельского хозяйства. Выращивание риса распространилось по Китаю между 7000 и 6000 лет назад и примерно в то же время достигло Европы. Ученые не смогли найти китайские скелеты до этого периода, похожие на скелеты современного китайца, или европейские скелеты старше 10 000 лет, похожие на скелеты современного европейца.[5]

В списке генов, изученных Джонатаном Причардом и его командой, было пять генов, влияющих на цвет лица. Избранные версии генов, которые, как считается, впервые появились 6600 лет назад, были обнаружены только у европейцев и ответственны за их бледную кожу. Антропологи пришли к единому мнению, что, когда первые люди современного анатомического вида прибыли в Европу 45000 лет назад, они имели темную кожу своих африканских предков, но в конечном итоге приобрели более светлую кожу в качестве адаптации, которая помогла им синтезировать витамин D с использованием солнечного света. Это означает, что либо европейцы приобрели светлую кожу намного позже, либо это было продолжением более ранней тенденции. Поскольку жители Восточной Азии также бледны, природа достигла того же результата, либо выбрав разные гены, не обнаруженные тестом, либо применив те же гены, но тысячи лет назад, сделав такие изменения невидимыми для теста.[5]

У приматов, кроме человека, нет пигментов на коже, потому что у них есть мех. Но когда люди потеряли мех, что позволило им эффективно потеть, им понадобилась темная кожа, чтобы защитить себя от ультрафиолетового излучения. Более поздние исследования показали, что так называемый золотой ген, названный таким образом из-за цвета, который он дает рыбкам данио, широко распространен среди европейцев, но редко встречается среди жителей Восточной Азии, что позволяет предположить, что между двумя популяциями был небольшой поток генов. Среди выходцев из Восточной Азии другой ген, DCT, вероятно, способствовал их светлой коже.[36]

От бронзового века до средневековья

Серповидно-клеточная анемия - это адаптация против малярии.

Устойчивость к малярии - хорошо известный пример недавней эволюции человека. Эта болезнь поражает людей в раннем возрасте. Таким образом, у устойчивых людей шансы на выживание и размножение выше. В то время как люди выработали несколько защитных механизмов от малярии, серповидноклеточная анемия - состояние, при котором красные кровяные тельца деформируются в серповидную форму, тем самым ограничивая кровоток, - возможно, наиболее известно. Серповидно-клеточная анемия затрудняет заражение малярийным паразитом эритроцитов. Этот механизм защиты от малярии появился независимо в Африке, Пакистане и Индии. В течение 4000 лет он распространился на 10-15% населения этих мест.[37] Другой мутацией, которая позволила людям противостоять малярии, которая сильно поддерживается естественным отбором и быстро распространилась в Африке, является неспособность синтезировать фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу или G6PD.[43]

Сочетание плохих санитарных условий и высокой плотности населения оказалось идеальным для распространения заразных болезней, которые были смертельными для жителей древних городов. Эволюционное мышление предполагает, что люди, живущие в местах с давней урбанизацией, уходящей корнями в тысячелетия, выработали бы устойчивость к определенным заболеваниям, таким как туберкулез и проказа. Используя анализ ДНК и археологические находки, ученые из Университетского колледжа Лондона и Королевского Холлоуэя изучили образцы из 17 мест в Европе, Азии и Африке. Они узнали, что действительно длительное воздействие патогенов привело к распространению резистентности среди городского населения. Таким образом, урбанизация - это сила отбора, которая повлияла на эволюцию человека.[45] Рассматриваемый аллель назван SLC11A1 1729 + 55del4. Ученые обнаружили, что среди жителей мест, которые были заселены тысячелетиями, таких как Сузы в Иране, этот аллель распространен повсеместно, тогда как в местах, где урбанизация длилась всего несколько веков, таких как Якутск в Сибири, только 70-80% у населения это есть.[46]

Адаптации также были обнаружены у современного населения, живущего в экстремальных климатических условиях, таких как Арктический, а также иммунологические адаптации, такие как устойчивость к заболеваниям мозга у групп населения, практикующих моргальный каннибализм, или потребление человеческих трупов.[47][48] У инуитов есть возможность жить на богатой липидами диете, состоящей из арктических млекопитающих. Человеческое население, проживающее в регионах с высокими настроениями, таких как Тибетское плато, Эфиопия и Анды, извлекает выгоду из мутации, которая увеличивает концентрацию кислорода в их крови.[4] Это достигается за счет большего количества капилляров, что увеличивает их способность переносить кислород.[22] Считается, что этой мутации около 3000 лет.[4]

Генетик Риосуке Кимура и его команда из Медицинской школы Университета Токай обнаружили, что аллель под названием EDAR, практически отсутствующий у европейцев и африканцев, но распространенный среди жителей Восточной Азии, приводит к появлению более густых волос, предположительно в качестве адаптации к холоду. Кохичиро Ёсихура и его команда из Университета Нагасаки обнаружили, что вариант гена ABCC11 производит сухую ушную серу среди жителей Восточной Азии. Африканцы и европейцы, напротив, имеют более старую версию гена, производящего влажную ушную серу. Однако неизвестно, какое эволюционное преимущество дает влажная ушная сера, если таковая имеется, поэтому этот вариант, вероятно, был выбран из-за какой-то другой черты, такой как снижение потоотделения людей.[36] Однако ученые действительно знают, что сухая ушная сера в Восточной Азии пользуется большой популярностью у естественного отбора.[22]

Сама-баджау превратились в стойких фридайверов.

Недавняя адаптация была предложена для австронезийского Сама-Бажау, также известные как морские цыгане или морские кочевники, возникшие под давлением отбора, связанного с существованием свободное погружение за последнюю тысячу лет или около того.[49][50] Как морским охотникам-собирателям способность нырять в течение длительного времени играет решающую роль в их выживании. Из-за рефлекс ныряния у млекопитающих селезенка сокращается, когда млекопитающее ныряет, и высвобождает переносящие кислород красные кровяные тельца. Со временем люди с более крупной селезенкой с большей вероятностью выживут и преуспеют, потому что фридайвинг может быть довольно опасным. Напротив, сообщества, сосредоточенные вокруг сельского хозяйства, не демонстрируют никаких признаков эволюции, чтобы иметь более крупные селезенки. Поскольку Sama-Bajau не проявляет интереса к отказу от этого образа жизни, нет никаких оснований полагать, что дальнейшей адаптации не произойдет.[51]

Достижения в области биологии геномов позволили генетикам исследовать ход эволюции человека в течение столетий или даже десятилетий. Джонатан Причард и научный сотрудник Яир Филд нашли способ отслеживать изменения частоты аллеля с использованием огромных наборов геномных данных. Они сделали это путем подсчета синглтонов или изменений отдельных оснований ДНК, которые, вероятно, произошли недавно, потому что они редки и не распространились среди населения. Поскольку аллели несут с собой соседние участки ДНК, перемещаясь по геному, количество синглетонов можно использовать для грубой оценки того, насколько быстро аллель изменил свою частоту. Такой подход может раскрыть эволюцию за последние 2000 лет или за сотни человеческих поколений. Вооружившись этой техникой и данными проекта UK10K, Притчард и его команда обнаружили, что аллели персистенции лактазы, светлых волос и голубых глаз быстро распространились среди британцев в течение последних двух тысячелетий или около того. Облачное небо в Британии, возможно, сыграло свою роль в том, что гены светлых волос также могут сделать кожу светлой, уменьшая вероятность дефицита витамина D. Половой отбор тоже может иметь значение, движимое любовью к партнерам со светлыми волосами и голубыми глазами. Этот метод также позволил им отслеживать выбор полигенных признаков - тех, на которые влияет множество генов, а не только один, - таких как рост, окружность головы младенца и размеры женских бедер (критически важных для родов).[52] Они обнаружили, что естественный отбор благоприятствовал увеличению роста и увеличению размеров головы и женских бедер среди британцев. Более того, персистентность лактазы в тот же период проявляла признаки активного отбора. Однако доказательства выбора полигенных признаков слабее, чем те, на которые влияет только один ген.[53]

В статье 2012 года была изучена последовательность ДНК около 6500 американцев европейского и африканского происхождения и подтверждена более ранняя работа, показывающая, что большинство изменений одной буквы в последовательности (однонуклеотидные варианты) были накоплены в течение последних 5000-10 000 лет. Почти три четверти возникли за последние 5000 лет или около того. Около 14% вариантов потенциально опасны, и среди них 86% были старше 5000 лет. Исследователи также обнаружили, что американцы европейского происхождения накопили гораздо большее количество мутаций, чем афроамериканцы. Вероятно, это является следствием миграции их предков из Африки, которая привела к генетическому узкому месту; было несколько доступных помощников. Несмотря на последовавший экспоненциальный рост популяции, естественный отбор не успел искоренить вредные мутации. Хотя сегодня люди несут гораздо больше мутаций, чем их предки 5000 лет назад, они не обязательно более уязвимы для болезней, потому что они могут быть вызваны множественными мутациями. Однако это подтверждает более ранние исследования, предполагающие, что распространенные заболевания нет вызвано общими вариантами генов.[54] В любом случае, тот факт, что человеческий генофонд накопил так много мутаций за такой короткий период времени - с точки зрения эволюции - и что человеческая популяция резко выросла за это время, означает, что человечество является более эволюционируемым, чем когда-либо прежде. Естественный отбор может в конечном итоге догнать вариации в генофонде, поскольку теоретические модели предполагают, что эволюционное давление возрастает в зависимости от размера популяции.[55]

Промышленная революция, чтобы представить

Несмотря на то, что современное здравоохранение снижает уровень детской смертности и увеличивает продолжительность жизни, естественный отбор продолжает воздействовать на людей.

Генетик Стив Джонс сказал Би-би-си, что в шестнадцатом веке только треть английских младенцев дожила до 21 года по сравнению с 99% в двадцать первом веке. Это изменение стало возможным благодаря достижениям в медицине, особенно в двадцатом веке. Тем не менее, хотя сегодня люди из развитого мира живут дольше и здоровее, многие предпочитают иметь всего несколько детей или вообще не иметь детей, что означает, что эволюционные силы продолжают воздействовать на генофонд человека, но по-другому.[56]

Хотя современная медицина, кажется, защищает человечество от давления естественного отбора, она не препятствует протеканию других эволюционных процессов. Согласно теории нейтрального отбора, естественный отбор затрагивает только 8% генома человека, а это означает, что мутации в остальных частях генома могут изменить свою частоту по чистой случайности. Если естественное селективное давление снижается, то признаки, которые обычно очищаются, не удаляются так быстро, что может увеличить их частоту и ускорить эволюцию. Есть свидетельства того, что скорость человеческих мутаций растет. Для людей крупнейшим источником наследственных мутаций является сперма; мужчина с возрастом накапливает все больше и больше мутаций в своей сперме. Следовательно, задержка репродукции у мужчин может повлиять на эволюцию человека. Накопление такого количества мутаций за короткий период времени может создать генетические проблемы для будущих поколений людей.[4]

Исследование 2012 года, проведенное Августином Конгом, предполагает, что количество de novo (или новых) мутаций увеличивается примерно на две в год из-за задержки размножения отцом, а общее количество отцовских мутаций удваивается каждые 16,5 лет.[57]

Сама по себе зависимость от современной медицины - еще одна эволюционная бомба замедленного действия. В течение долгого времени он снижал смертность от генетических дефектов и инфекционных заболеваний, позволяя все большему и большему количеству людей выживать и воспроизводиться, но он также позволил неадаптируемым чертам, которые в противном случае были бы отброшены, накапливаться в генофонде. Это не проблема, пока сохраняется доступ к современному здравоохранению. Но естественное избирательное давление значительно возрастет, если его убрать.[51] Тем не менее, зависимость от медицины, а не генетических адаптаций, скорее всего, будет движущей силой борьбы человечества с болезнями в обозримом будущем. Более того, в то время как введение антибиотиков первоначально значительно снизило уровень смертности от инфекционных заболеваний, злоупотребление им привело к росту резистентных штаммов бактерий, что снова сделало многие болезни основными причинами смерти.[31]

Человеческие челюсти и зубы уменьшились пропорционально уменьшению размеров тела за последние 30 000 лет в результате появления новых диет и технологий. Сегодня есть много людей, у которых во рту недостаточно места для третьих коренных зубов (или зуб мудрости ) за счет уменьшенных размеров челюсти. В двадцатом веке тенденция к уменьшению зубов несколько изменилась из-за введения фторида, который утолщает зубную эмаль и тем самым увеличивает зубы.[16]

В середине восемнадцатого века средний рост голландских солдат составлял 165 см, что значительно ниже средних показателей по Европе и Америке. Однако 150 лет спустя голландцы набрали в среднем 20 см, а американцы - всего 6 см. Это связано с тем, что у высоких голландцев в среднем было больше детей, чем у невысоких, поскольку голландки находили их более привлекательными, и, хотя у высоких голландок в среднем было меньше детей, чем у людей среднего роста, у них действительно было больше детей, чем у тех, у кого был рост. которые были невысокими. Такие вещи, как хорошее питание и хорошее здравоохранение, не играли такой важной роли, как биологическая эволюция.[58] Напротив, в некоторых других странах, например, в США, мужчины среднего роста и невысокие женщины, как правило, имеют больше детей.[27]

Недавние исследования показывают, что менопауза развивается позже. Другие зарегистрированные тенденции, по-видимому, включают удлинение репродуктивного периода человека и снижение уровня холестерина, глюкозы в крови и артериального давления в некоторых группах населения.[59]

Популяционный генетик Эммануэль Милот и его команда изучили недавнюю эволюцию человека на изолированном канадском острове, используя церковные записи за 140 лет. Они обнаружили, что отбор отдавал предпочтение более молодому возрасту первых родов у женщин.[3]

Человеческая эволюция продолжается и в современную эпоху, в том числе среди промышленно развитых стран. Такие вещи, как доступ к контрацепции и свобода от хищников, не останавливают естественный отбор.[60] Среди развитых стран, где средняя продолжительность жизни высока, а младенческая смертность низка, выборочное давление является самым сильным в отношении черт, влияющих на количество детей, которые есть у человека. Предполагается, что аллели, влияющие на сексуальное поведение, будут подвергаться строгому отбору, хотя детали того, как гены могут влиять на указанное поведение, остаются неясными.[8]

Исторически сложилось так, что в результате развития прямоходящей ходьбы люди стали иметь более узкие бедра и родовые пути, а также большую голову. По сравнению с другими близкими родственниками, такими как обезьяны и шимпанзе, роды - очень сложный и потенциально фатальный опыт для человека. Так началось эволюционное перетягивание каната. Для младенцев иметь большую голову оказалось полезным, если бедра матери были достаточно широкими. В противном случае обычно умирали и мать, и ребенок. Это пример балансирующий выбор, или удаление крайних черт. В этом случае отбирались слишком большие или маленькие головы. Это эволюционное перетягивание каната достигло равновесия, благодаря чему эти черты оставались более или менее постоянными с течением времени, в то же время позволяя процветать генетическим вариациям, тем самым открывая путь для быстрой эволюции, если селективные силы изменят свое направление.[61]

Все это изменилось в двадцатом веке, когда Кесарево сечение (или кесарево сечение) стали более безопасными и более распространенными в некоторых частях мира.[62] По-прежнему предпочтение отдается большему размеру головы, тогда как выборочное давление на бедра меньшего размера уменьшилось. Если смотреть вперед, это означает, что человеческие головы будут продолжать расти, а размеры бедер - нет. В результате растущей диспропорции плода и таза кесарево сечение станет все более и более распространенным явлением в петле положительной обратной связи, хотя и не обязательно до такой степени, что естественные роды станут устаревшими.[61][62]

Палеоантрополог Бриана Побинер из Смитсоновского института отметила, что культурные факторы могут играть роль в сильно различающейся частоте кесарева сечения в развитых и развивающихся странах. Дагни Раджасингам из Королевского колледжа акушеров отметила, что рост числа случаев диабета и ожирения среди женщин репродуктивного возраста также повышает спрос на кесарево сечение.[62] Биолог Филипп Миттерокер из Венского университета и его команда подсчитали, что около шести процентов всех родов во всем мире происходили с обструкцией и требовали медицинского вмешательства. В Соединенном Королевстве четверть всех родов происходила с использованием кесарева сечения, в то время как в Соединенных Штатах это было каждый третий. Миттерокер и его коллеги обнаружили, что с середины двадцатого века частота кесарева сечения выросла на 10–20%. Они утверждали, что, поскольку доступность безопасного кесарева сечения значительно снизила материнскую и младенческую смертность в развитых странах, они вызвали эволюционные изменения. Однако «нелегко предвидеть, что это будет значить для будущего человека и рождения», - сказал Миттерокер. Независимый. Это связано с тем, что увеличение размеров ребенка ограничено метаболическими возможностями матери и современной медициной, что повышает вероятность выживания новорожденных, рожденных преждевременно или с недостаточным весом.[63]

Жители Запада стремятся иметь более низкое кровяное давление, потому что их современные диеты содержат большое количество соли (NaCl ), что повышает артериальное давление.

Исследователи, участвующие в Фрамингемское исследование сердца, который начался в 1948 году и был предназначен для исследования причин сердечных заболеваний у женщин и их потомков в Фрамингеме, штат Массачусетс, обнаружил доказательства избирательного давления на высокое кровяное давление из-за современной западной диеты, которая содержит большое количество соли, которая повышает кровяное давление. Они также нашли доказательства для отбора против гиперхолестеринемния, или высокий уровень холестерина в крови.[51] Эволюционный генетик Стивен Стернс и его коллеги сообщили о признаках того, что женщины постепенно становятся короче и тяжелее. Стернс утверждал, что человеческая культура и изменения, которые люди внесли в свою естественную среду обитания, стимулируют человеческую эволюцию, а не останавливают этот процесс.[56] Данные показывают, что женщины не ели больше; скорее, те, кто был тяжелее, имели больше детей.[58] Стернс и его команда также обнаружили, что у субъектов исследования менопауза наступала позже; они подсчитали, что если окружающая среда останется прежней, средний возраст наступления менопаузы увеличится примерно на год за 200 лет, или примерно на десять поколений. Все эти признаки наследуются от средней до высокой.[8] Учитывая дату начала исследования, распространение этих адаптаций можно наблюдать всего за несколько поколений.[51]

Проанализировав геномные данные 60000 человек кавказского происхождения из Kaiser Permanente в Северной Калифорнии и 150 000 человек Биобанк Великобритании, эволюционный генетик Джозеф Пикрелл и эволюционный биолог Молли Пржеворски смогли выявить признаки биологической эволюции среди живых поколений людей. Для целей изучения эволюции одна жизнь - это самый короткий возможный временной масштаб. Аллель, связанный с трудностями при отказе от курения табака, снизился по частоте среди британцев, но не среди жителей Северной Калифорнии. Это говорит о том, что заядлые курильщики - которые были обычным явлением в Великобритании в 1950-е годы, но не в Северной Калифорнии - были отобраны против. Набор аллелей, связанных с более поздним менархе, был более распространен среди женщин, которые жили дольше. Аллель под названием ApoE4, связанный с Болезнь Альцгеймера, упала по частоте, так как носители, как правило, не жили очень долго.[52] Фактически, это были единственные признаки, снижавшие продолжительность жизни, которые обнаружили Пикрелл и Пржеворски, что позволяет предположить, что другие вредные черты, вероятно, уже искоренены. Последствия болезни Альцгеймера и курения заметны только среди пожилых людей. Более того, курение - относительно недавняя тенденция. Однако не совсем понятно, почему такие черты приносят эволюционные недостатки, поскольку у пожилых людей уже были дети. Ученые предположили, что либо они также вызывают вредные последствия у молодежи, либо уменьшают индивидуальные инклюзивный фитнес или стремление организмов с одними и теми же генами помогать друг другу. Таким образом, мутации, из-за которых бабушкам и дедушкам сложно воспитывать внуков, вряд ли будут распространяться среди населения.[3] Пикрелл и Пржеворски также исследовали 42 признака, определяемых множеством аллелей, а не только одним, например, срок полового созревания. Они обнаружили, что более позднее половое созревание и более высокий возраст первых родов коррелируют с более высокой продолжительностью жизни.[3]

Большие размеры выборки позволяют изучать более редкие мутации. Пикрелл и Пржеворски рассказали Атлантический океан что выборка из полумиллиона особей позволит им изучить мутации, которые происходят только у 2% населения, что предоставит более тонкие детали недавней эволюции человека.[3] Хотя исследования в коротких временных масштабах, подобные этим, уязвимы для случайных статистических колебаний, они могут улучшить понимание факторов, влияющих на выживание и воспроизводство среди современных человеческих популяций.[52]

Эволюционный генетик Джалеал Санджак и его команда проанализировали генетическую и медицинскую информацию от более чем 200 000 женщин старше 45 лет и 150 000 мужчин старше 50 лет - людей, не достигших репродуктивного возраста - из британского Биобанка и выявили 13 черт среди женщин и десять среди мужчин, которые были связаны с рождением детей в более раннем возрасте, имели более высокий индекс массы тела,[примечание 4] меньше лет обучения и более низкие уровни подвижный интеллект или способность логически рассуждать и решать проблемы. Санджак, однако, отметил, что неизвестно, действительно ли рождение детей делает женщину тяжелее или тяжелее облегчает репродуктивную функцию. Поскольку более высокие мужчины и более низкие женщины, как правило, имеют больше детей, и поскольку гены, связанные с ростом, одинаково влияют на мужчин и женщин, средний рост населения, вероятно, останется прежним. Среди женщин, у которых позже были дети, больше детей имели женщины с более высоким уровнем образования.[60]

Биолог-эволюционист Хахаманеш Мостафави провел исследование 2017 года, в котором были проанализированы данные 215000 человек всего нескольких поколений из Соединенного Королевства и США и обнаружен ряд генетических изменений, влияющих на долголетие. В ApoE аллель, связанный с болезнью Альцгеймера, был редок среди женщин в возрасте 70 лет и старше, в то время как частота CHRNA3 ген, связанный с курением среди мужчин, упал у мужчин среднего возраста и старше. Поскольку это само по себе не является доказательством эволюции, поскольку естественный отбор заботится только об успешном воспроизводстве, а не о долголетии, ученые предложили ряд объяснений. Мужчины, которые живут дольше, имеют больше детей. Мужчины и женщины, дожившие до старости, могут помочь позаботиться как о своих детях, так и о внуках, что принесет пользу своим потомкам из поколения в поколение. Это объяснение известно как гипотеза бабушки. Также возможно, что болезнь Альцгеймера и зависимость от курения также вредны в более раннем возрасте, но эффекты более тонкие, и для их изучения требуются более крупные выборки. Мостафави и его команда также обнаружили, что мутации, вызывающие такие проблемы со здоровьем, как астма, имеющие высокий индекс массы тела и высокий уровень холестерина чаще встречались среди людей с более короткой продолжительностью жизни, в то время как мутации, приводящие к задержке полового созревания и репродукции, чаще встречались среди долгожителей. По словам генетика Джонатана Притчарда, хотя связь между фертильностью и долголетием была выявлена ​​в предыдущих исследованиях, они не полностью исключали влияние образовательного и финансового статуса - люди, занимающие высокие места в обоих исследованиях, как правило, имеют детей в более позднем возрасте; это, кажется, предполагает существование эволюционного компромисса между долголетием и фертильностью.[64]

В Южной Африке, где большое количество людей инфицировано ВИЧ, у некоторых есть гены, которые помогают им бороться с этим вирусом, повышая вероятность того, что они выживут и передадут эту черту своим детям.[65] Если вирус сохранится, люди, живущие в этой части мира, могут стать к нему устойчивыми всего за сотни лет. Однако, поскольку ВИЧ развивается быстрее, чем люди, с ним, скорее всего, придется бороться технологически, а не генетически.[8]

У амишей есть мутация, которая увеличивает продолжительность их жизни и снижает их предрасположенность к диабету.

Исследование 2017 года, проведенное учеными из Северо-Западного университета, выявило мутацию среди Амиши старого порядка Они живут в Берне, штат Индиана, что снижает их шансы заболеть диабетом и увеличивает продолжительность их жизни в среднем примерно на десять лет. Эта мутация произошла в гене Serpine1, который кодирует выработку белка. PAI-1 (ингибитор активатора плазминогена), который регулирует свертывание крови и играет роль в процессе старения. Около 24% отобранных людей несли эту мутацию и имели ожидаемую продолжительность жизни 85, что выше, чем в среднем по сообществу (75). Исследователи также обнаружили, что теломеры - нефункциональные концы хромосом человека - те, у которых мутация должна быть длиннее, чем те, у которых нет. Поскольку теломеры укорачиваются с возрастом, они определяют продолжительность жизни человека. Люди с более длинными теломерами, как правило, живут дольше. В настоящее время амиши живут в 22 штатах США, а также в канадской провинции Онтарио. Они ведут простой образ жизни, уходящий корнями в прошлое, и в целом изолируют себя от современного североамериканского общества. Они в основном безразличны к современной медицине, но у ученых есть здоровые отношения с общиной амишей в Берне. Их подробные генеалогические записи делают их идеальными объектами для исследования.[66]

Междисциплинарные исследования показывают, что продолжающаяся эволюция может помочь объяснить рост некоторых заболеваний, таких как аутизм и аутоиммунные расстройства. Аутизм и шизофрения могут быть вызваны генами, унаследованными от матери и отца, которые чрезмерно экспрессируются и которые борются с перетягиванием каната в теле ребенка. Аллергии, астма, а аутоиммунные расстройства связаны с более высокими стандартами санитарии, которые не позволяют иммунной системе современных людей подвергаться воздействию различных паразитов и патогенов, как это были у их предков, что делает их сверхчувствительными и более склонными к чрезмерной реакции. Человеческое тело построено не из профессионально разработанного чертежа, а из системы, сформировавшейся в течение длительных периодов времени в результате эволюции со всеми видами компромиссов и недостатков. Понимание эволюции человеческого тела может помочь врачам лучше понять и лечить различные заболевания. Исследования в области эволюционной медицины предполагают, что болезни преобладают, потому что естественный отбор предпочитает воспроизводство здоровью и долголетию. Кроме того, биологическая эволюция происходит медленнее, чем культурная, и люди развиваются медленнее, чем патогены.[67]

Принимая во внимание, что в прошлом люди жили в географически изолированных сообществах, где инбридинг был довольно распространенным явлением,[31] Современные транспортные технологии значительно упростили людям возможность путешествовать на большие расстояния и способствовали дальнейшему генетическому смешиванию, что привело к дополнительным вариациям в генофонде человека.[58] Это также способствует распространению болезней по всему миру, что может повлиять на эволюцию человека.[31] Помимо отбора и потока генов и аллелей, существует еще один механизм биологической эволюции. эпигенетика, или изменения не в самой последовательности ДНК, а скорее в способе ее выражения. Ученые уже знают, что хронические заболевания и стресс - это эпигенетические механизмы.[22]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ «В частности, гены в термине LCP [липидный катаболический процесс] имели наибольшее превышение NLS в популяциях европейского происхождения со средней частотой NLS 20,8 ± 2,6% по сравнению с 5,9 ± 0,08% в ширину генома (двусторонний t-критерий, P <0,0001, n = 379 европейцев и n = 246 африканцев). Кроме того, среди исследованных популяций людей за пределами Африки избыток NLS [неандертальских геномных сайтов] в генах LCP наблюдался только у лиц европейского происхождения: средняя частота NLS у азиатов составляет 6,7 ± 0,7% в генах LCP по сравнению с 6,2 ± 0,06% в геноме ».[12]
  2. ^ Математически площадь - это функция квадрата расстояния, а объем - функция расстояния в кубе. Поэтому объем растет быстрее, чем площадь. Увидеть закон квадрата-куба.
  3. ^ «Мы предлагаем альтернативную гипотезу, которая предполагает, что распространение гоминидов в регионы с холодным климатом привело к изменению формы головы. Такое изменение формы способствовало увеличению объема черепа. Биоклиматические эффекты напрямую влияют на размер тела (и косвенно на размер мозга) в сочетании с черепными. глобулярность, по-видимому, является довольно сильным объяснением различий этнических групп ». (рисунок в Билсе, стр. 304)[25]
  4. ^ Определяется как масса (в килограммах), деленная на квадрат высоты (в метрах).

Рекомендации

  1. ^ а б Данэм, Уилл (10 декабря 2007 г.). «Описано быстрое ускорение эволюции человека». Новости науки. Рейтер. Получено 17 мая, 2020.
  2. ^ а б Уэйд, Николас (2 марта 2010 г.). «Человеческая культура, эволюционная сила». Наука. Нью-Йорк Таймс. Получено 3 июня, 2020.
  3. ^ а б c d е Чжан, Сара (13 сентября 2017 г.). «Огромные базы данных ДНК раскрывают недавнюю эволюцию человека». Наука. Атлантический океан. Получено 18 мая, 2020.
  4. ^ а б c d Херст, Лоуренс Д. (14 ноября 2018 г.). «Человеческая эволюция продолжается - возможно, быстрее, чем когда-либо». Наука и технология. Разговор. Получено 17 мая, 2020.
  5. ^ а б c d Уэйд, Николас (7 марта 2006 г.). "Все еще развиваются, человеческие гены рассказывают новую историю". Наука. Нью-Йорк Таймс. Получено 10 июля, 2010.
  6. ^ а б c Уэйд, Николас (14 февраля 2013 г.). «Восточноазиатские физические черты связаны с мутацией 35000-летней давности». Наука. Нью-Йорк Таймс. Получено 19 мая, 2020.
  7. ^ Пинхаси, Рон; Thomas, Mark G .; Хофрайтер, Майкл; Куррат, Матиас; Бургер, Иоахим (октябрь 2012 г.). «Генетическая история европейцев». Тенденции в генетике. 28 (10): 496–505. Дои:10.1016 / j.tig.2012.06.006. PMID  22889475.
  8. ^ а б c d «Как мы развиваемся». Scientific American. 1 ноября 2012 г.. Получено 27 мая, 2020.
  9. ^ а б c Дори, Фрэн (20 апреля 2020 г.). "Денисовцы". Австралийский музей. Получено 3 июня, 2020.
  10. ^ а б Медицинский институт Говарда Хьюза (2 мая 2016 г.). «Генетическая история ледникового периода Европы». Science Daily. Получено 23 мая, 2020.
  11. ^ а б c Каллавей, Юэн (26 марта 2014 г.). «Эволюция человека: неандерталец в семье». Природа. Получено 29 мая, 2020.
  12. ^ а б Храмеева, Э; Бозек, К; Он, L; Ян, З; Цзян, X; Wei, Y; Тан, К; Гельфанд, М.С. Прюфер, К; Келсо, Дж; Pääbo, S; Giavalisco, P; Лахманн, М; Хаитович, П (2014). «Неандертальское происхождение движет эволюцией катаболизма липидов у современных европейцев». Nature Communications. 5 (3584): 3584. Bibcode:2014 НатКо ... 5E3584K. Дои:10.1038 / ncomms4584. ЧВК  3988804. PMID  24690587.
  13. ^ а б c d Cell Press (30 января 2020 г.). «У современных африканцев и европейцев может быть больше неандертальцев, чем считалось ранее». Phys.org. Получено 31 мая, 2020.
  14. ^ Green, R.E .; Krause, J .; Briggs, A.W .; Maricic, T .; Stenzel, U .; Kircher, M .; и другие. (2010). «Черновик последовательности генома неандертальца». Наука. 328 (5979): 710–22. Bibcode:2010Sci ... 328..710G. Дои:10.1126 / science.1188021. ЧВК  5100745. PMID  20448178.
  15. ^ Даннеманн, Майкл; Келсо, Джанет (октябрь 2017 г.). «Вклад неандертальцев в фенотипические вариации современного человека». Американский журнал генетики человека. 101 (4): 578–589. Дои:10.1016 / j.ajhg.2017.09.010. ЧВК  5630192. PMID  28985494.
  16. ^ а б c d е ж Фрэн, Дори (27 мая 2020 г.). «Как мы изменились с момента появления нашего вида?». Австралийский музей. Получено 9 июня, 2020.
  17. ^ Камберов Яна Г .; Ван, Сиджиа; Тан, Цзинцзе; Жербо, Паскаль; Варк, Эбигейл; Тан, Лунчжи; Ян, Яцзюнь; Ли, Шилин; Тан, Кун; Чен, Хуа; Пауэлл, Адам; Итан, Юваль; Фуллер, Дориан; Ломюллер, Джейсон; Мао, Цзюньхао; Шахар, Аса; Пэймер, Мэдлин; Хостеттер, Элизабет; Бирн, Элизабет; Бернетт, Мелисса; McMahon, Andrew P .; Thomas, Mark G .; Либерман, Дэниел Э .; Джин, Ли; Табин, Клиффорд Дж .; Морган, Брюс А .; Сабети, Пардис К. (февраль 2013 г.). «Моделирование недавней эволюции человека у мышей путем выражения выбранного варианта EDAR». Клетка. 152 (4): 691–702. Дои:10.1016 / j.cell.2013.01.016. ЧВК  3575602. PMID  23415220.
  18. ^ а б c Белеза, Сандра; Santos, A.M .; McEvoy, B .; Alves, I .; Martinho, C .; Cameron, E .; Shriver, M.D .; Parra, E.J .; Роча, Дж. (2012). «Сроки осветления пигментации у европейцев». Молекулярная биология и эволюция. 30 (1): 24–35. Дои:10.1093 / молбев / mss207. ЧВК  3525146. PMID  22923467.
  19. ^ Lalueza-Fox, C .; Rompler, H .; Caramelli, D .; Staubert, C .; Catalano, G .; Hughes, D .; Rohland, N .; Pilli, E .; Longo, L .; Condemi, S .; de la Rasilla, M .; Fortea, J .; Rosas, A .; Stoneking, M .; Schoneberg, T .; Bertranpetit, J .; Хофрейтер, М. (30 ноября 2007 г.). "Аллель рецептора меланокортина 1 указывает на различную пигментацию среди неандертальцев". Наука. 318 (5855): 1453–1455. Bibcode:2007Научный ... 318.1453Л. Дои:10.1126 / science.1147417. PMID  17962522.
  20. ^ Бургер, Иоахим; Thomas, Mark G .; Шиер, Вольфрам; Потехина, Инна Д .; Холлфельдер, Нина; Унтерлендер, Мартина; Кайзер, Манфред; Кайзер, Эльке; Кирсанов, Карола (01.04.2014). «Прямые доказательства положительного отбора пигментации кожи, волос и глаз у европейцев за последние 5000 лет». Труды Национальной академии наук. 111 (13): 4832–4837. Bibcode:2014PNAS..111.4832W. Дои:10.1073 / pnas.1316513111. ЧВК  3977302. PMID  24616518.
  21. ^ Джонс, Эппи Р .; Гонсалес-Фортес, Глория; Коннелл, Сара; Сиска, Вероника; Эрикссон, Андерс; Мартиниано, Руи; McLaughlin, Russell L .; Гальего Льоренте, Маркос; Кэссиди, Лара М .; Гамба, Кристина; Мешвелиани, Тенгиз; Бар-Йосеф, Офер; Мюллер, Вернер; Белфер-Коэн, Анна; Мацкевич, Зиновий; Джакели, Нино; Higham, Thomas F. G .; Куррат, Матиас; Лордкипанидзе, Давид; Хофрайтер, Майкл; Маника, Андреа; Пинхаси, Рон; Брэдли, Дэниел Г. (16 ноября 2015 г.). «Геномы верхнего палеолита раскрывают глубокие корни современных евразийцев». Nature Communications. 6 (1): 8912. Bibcode:2015 НатКо ... 6.8912J. Дои:10.1038 / ncomms9912. ЧВК  4660371. PMID  26567969.
  22. ^ а б c d е Флатова, Ира (27 сентября 2013 г.). «Современные люди все еще развиваются и быстрее, чем когда-либо». Наука. энергетический ядерный реактор. Получено 19 мая, 2020.
  23. ^ Фу, Цяомэй; Пост, Козимо (2 мая 2016 г.). «Генетическая история ледникового периода Европы». Природа. 534 (7606): 200–205. Bibcode:2016Натура.534..200F. Дои:10.1038 / природа17993. HDL:10211.3/198594. ЧВК  4943878. PMID  27135931.
  24. ^ Фумагалли, Маттео; и другие. (2015). «Гренландские инуиты демонстрируют генетические признаки диеты и адаптации к климату». Наука. 349 (6254): 1343–1347. Bibcode:2015Научный ... 349.1343F. Дои:10.1126 / science.aab2319. HDL:10044/1/43212. PMID  26383953.
  25. ^ а б Билз, Кеннет Л.; Смит, Кортленд L; Додд, Стивен М (1984). «Размер мозга, морфология черепа, климат и машины времени». Современная антропология. 25 (3): 301–330. Дои:10.1086/203138.
  26. ^ Новачевска, Виолетта; Домбровский, Павел; Кузминьский, Лукаш (2011). «Морфологическая адаптация к климату у современного Homo sapiens Crania: важность базовой ширины черепа». Collegium Antropologicum. 35 (3): 625–36. PMID  22053534. Архивировано из оригинал на 2014-10-11.
  27. ^ а б c Грубер, Карл (29 мая 2018 г.). «Мы все еще развиваемся». Биология. Phys.org. Получено 25 мая, 2020.
  28. ^ Персонал NPR (2 января 2011 г.). «Наши мозги сокращаются. Мы становимся тупее?». Наука. энергетический ядерный реактор. Получено 18 мая, 2020.
  29. ^ Копенгагенский университет (31 января 2008 г.). «У голубоглазых людей есть общий предок». Science Daily. Получено 23 мая, 2020.
  30. ^ Американские друзья Тель-Авивского университета (20 августа 2018 г.). «Анализ ДНК останков 6500-летнего человека с мутацией голубого глаза». Science Daily. Получено 23 мая, 2020.
  31. ^ а б c d Дори, Фрэн (2 ноября 2018 г.). "Как мы влияем на нашу эволюцию?". Австралийский музей. Получено 2 июня, 2020.
  32. ^ а б Hawks, J .; Wang, E.T .; Cochran, G.M .; Харпендинг, H.C .; Мойзис, Р. К. (2007). «Недавнее ускорение адаптивной эволюции человека». Труды Национальной академии наук. 104 (52): 20753–8. Bibcode:2007PNAS..10420753H. Дои:10.1073 / pnas.0707650104. ЧВК  2410101. PMID  18087044.
  33. ^ «Эволюция человека, похоже, ускоряется». Fox News. Ассошиэйтед Пресс. 13 января 2015 г.. Получено 18 мая, 2020.
  34. ^ Гиббонс, Энн (10 декабря 2007 г.). "Эволюция человека ускоряется". Научный журнал. Получено 18 мая, 2020.
  35. ^ Рычаг, Энн-Мари (11 декабря 2007 г.). "Человеческая эволюция ускоряется'". Наука и технология. Новости BBC. Получено 18 мая, 2020.
  36. ^ а б c d Уэйд, Николас (19 июля 2010 г.). «Приключения в самой недавней эволюции». Наука. Нью-Йорк Таймс. Получено 17 мая, 2020.
  37. ^ а б Чой, Чарльз К. (13 ноября 2009 г.). «Люди все еще развиваются, а наш мозг сокращается». Наука. Новости NBC. Получено 24 мая, 2020.
  38. ^ Peng, Y .; и другие. (2010). «Полиморфизм ADH1B Arg47His в популяциях Восточной Азии и расширение одомашнивания риса в истории». BMC Эволюционная биология. 10: 15. Дои:10.1186/1471-2148-10-15. ЧВК  2823730. PMID  20089146.
  39. ^ Сегурель, Лор; Бон, Селин (2017). «Об эволюции персистенции лактазы у людей». Ежегодный обзор геномики и генетики человека. 18 (1): 297–319. Дои:10.1146 / annurev-genom-091416-035340. PMID  28426286.
  40. ^ Ingram, Catherine J. E .; Mulcare, Charlotte A .; Итан, Юваль; Thomas, Mark G .; Ласточка, Даллас М. (26 ноября 2008 г.). «Переваривание лактозы и эволюционная генетика устойчивости лактазы». Генетика человека. 124 (6): 579–591. Дои:10.1007 / s00439-008-0593-6. PMID  19034520.
  41. ^ Карри, Эндрю (31 июля 2013 г.). «Археология: молочная революция». Природа. 500 (7460): 20–2. Дои:10.1038 / 500020a. PMID  23903732.
  42. ^ а б Чек, Эрика (26 февраля 2007 г.). «Древняя ДНК разгадывает загадку молока». Новости. Природа. Получено 22 мая, 2020.
  43. ^ а б c Чек, Эрика (21 декабря 2006 г.). «Как Африка научилась любить корову». Природа. 444 (7122): 994–996. Дои:10.1038 / 444994a. PMID  17183288.
  44. ^ Мартинон-Торрес, Мария (14 февраля 2018 г.). «Прошлое, настоящее и будущее человеческой эволюции». Книги и искусство. Природа. Получено 22 мая, 2020.
  45. ^ Университетский колледж Лондона (24 сентября 2010 г.). «Городская жизнь помогла людям развить иммунитет к туберкулезу и проказе, - показывают новые исследования». Science Daily. Получено 22 мая, 2020.
  46. ^ Чой, Чарльз К. (24 сентября 2010 г.). «Влияет ли городская жизнь на эволюцию человека?». Наука. Новости NBC. Получено 22 мая, 2020.
  47. ^ Совет медицинских исследований (Великобритания) (21 ноября 2009 г.). «Ген резистентности к заболеванию мозга развивается в сообществе Папуа-Новой Гвинеи; может помочь в понимании БКЯ». ScienceDaily. Роквилл, Мэриленд: ScienceDaily, LLC. Получено 2009-11-22.
  48. ^ Мид, Саймон; Уитфилд, Джером; Поултер, Марк; Шах, Пареш; Апхилл, Джеймс; Кэмпбелл, Трейси; Аль-Дуджайли, Худа; Хаммерих, Хольгер; Бек, Джон; Mein, Charles A .; Верзилли, Клаудио; Уиттакер, Джон; Альперс, Майкл П .; Коллиндж, Джон (19 ноября 2009 г.). «Новый вариант защитного прионного протеина, который колокализируется при воздействии Куру» (PDF). Медицинский журнал Новой Англии. 361 (21): 2056–2065. Дои:10.1056 / NEJMoa0809716. PMID  19923577.
  49. ^ Илардо, М. А .; Мольтке, I .; Корнелиуссен, Т. С .; Cheng, J .; Стерн, А. Дж .; Racimo, F .; de Barros Damgaard, P .; Sikora, M .; Сегин-Орландо, А .; Rasmussen, S .; van den Munckhof, I.C.L .; ter Horst, R .; Joosten, L.A.B .; Netea, M. G .; Салингкат, С .; Nielsen, R .; Виллерслев, Э. (2018-04-18). «Физиологические и генетические адаптации к нырянию в морских кочевниках». Клетка. 173 (3): 569–580.e15. Дои:10.1016 / j.cell.2018.03.054. PMID  29677510.
  50. ^ Гислен, А; Даке, М; Kröger, RH; Abrahamsson, M; Nilsson, DE; Ордер, EJ (2003). «Превосходное подводное зрение в человеческой популяции морских цыган». Текущая биология. 13 (10): 833–836. Дои:10.1016 / S0960-9822 (03) 00290-2. PMID  12747831.
  51. ^ а б c d Фаннелл, Энтони (14 мая 2019 г.). «Это не очевидно, но люди все еще развиваются. Так что же нас ждет в будущем?». ABC News (Австралия). Получено 22 мая, 2020.
  52. ^ а б c Пенниси, Элизабет (17 мая 2016 г.). «Люди все еще развиваются - и мы можем наблюдать, как это происходит». Научный журнал. Получено 18 мая, 2020.
  53. ^ Новогродски, Анна (17 мая 2016 г.). «Ученые отслеживают последние 2000 лет британской эволюции». Природа. Получено 29 мая, 2020.
  54. ^ Суббараман, Нидхи (28 ноября 2012 г.). «Прошедшие 5000 лет привели к изменениям в геноме человека». Природа. Получено 25 мая, 2020.
  55. ^ Кейм, Брэндон (29 ноября 2012 г.). «Эволюция человека вступает в захватывающую новую фазу». Проводной. Получено 25 мая, 2020.
  56. ^ а б Бутл, Олли (1 марта 2011 г.). «Люди все еще эволюционируют в результате естественного отбора Дарвина?». Наука и окружающая среда. Новости BBC. Получено 18 мая, 2020.
  57. ^ А., Конг; и другие. (2012). "Скорость de novo мутации и важность возраста отца для риска заболевания ". Природа. 488: 471–475. Дои:10.1038 / природа11396.
  58. ^ а б c Рейлтон, Дэвид; Ньюман, Тим (31 мая 2018 г.). "Люди все еще развиваются?". Медицинские новости сегодня. Получено 23 мая, 2020.
  59. ^ Byars, S. G .; Ewbank, D .; Govindaraju, D. R .; Стернс, С. К. (2009). «Естественный отбор в современной человеческой популяции». Труды Национальной академии наук. 107 (suppl_1): 1787–1792. Bibcode:2010PNAS..107.1787B. Дои:10.1073 / pnas.0906199106. ЧВК  2868295. PMID  19858476.
  60. ^ а б Чанг, Эмили (19 декабря 2017 г.). «Естественный отбор у людей происходит чаще, чем вы думаете». Технологии и наука. CBC Новости. Получено 23 мая, 2020.
  61. ^ а б «Естественный отбор, скрытый в современной медицине?». Понимание эволюции. Калифорнийский университет в Беркли. Март 2017 г.. Получено 23 июня, 2020.
  62. ^ а б c Бриггс, Хелен (2016). "Кесарево сечение" влияет на эволюцию человека'". Наука и технология. Новости BBC. Получено 23 июня, 2020.
  63. ^ Уокер, Питер (6 декабря 2016 г.). «Успех кесарева сечения изменяет ход человеческой эволюции, - говорится в новом исследовании родов». Наука. Независимый. Получено 23 июня, 2020.
  64. ^ Мартин, Бруно (6 сентября 2017 г.). «Массовое генетическое исследование показывает, как эволюционируют люди». Природа. Получено 29 мая, 2020.
  65. ^ Ломас, Кенни. "Люди все еще развиваются?". Научный фокус. BBC. Получено 18 мая, 2020.
  66. ^ О'Коннор, Джо (17 ноября 2017 г.). «Есть ли у амишей ключ к долгой жизни? Исследование обнаружило ген антивозрастности в религиозной группе». Национальная почта. Получено 27 мая, 2020.
  67. ^ Гарвардский университет (11 января 2020 г.). «Продолжающаяся эволюция человека может объяснить недавний рост некоторых заболеваний». Science Daily. Получено 24 мая, 2020.

внешняя ссылка

  • Рэндольф М. Нессе, Карл Т. Бергстром, Питер Т. Эллисон, Джеффри С. Флиер, Питер Глюкман, Диддахалли Р. Говиндараджу, Дитрих Нитхаммер, Гилберт С. Оменн, Роберт Л. Перлман, Марк Д. Шварц, Марк Г. Томас , Стивен С. Стернс, Дэвид Валле. Превращение эволюционной биологии в фундаментальную медицину. Труды Национальной академии наук. Янв 2010, 107 (приложение 1) 1800–1807.
  • Скотт Соломон. Будущее эволюции человека | Чего не знал Дарвин. Великие курсы плюс. 24 февраля 2019 г. (Видео-лекция, 32:19.)