Остановили ли культура и технологии эволюцию?
Каждый живой сегодня человек может проследить свою родословную до восточной Африки около 200 000 лет назад - ДНК каждой женщины все еще существует в каждой нашей клетке. В то время человеческое население было крошечным, и ее потомки - единственные, все еще живые сегодня. Они распространились по всему континенту 100 000 лет назад, а затем начали распространяться волнами по всему миру. Ученые знают мать человечества как митохондриальную Еву.
Возможно, мы рассеялись, но генетические различия между нами удивительно малы. Нет большого различия между людьми, живущими на разных континентах, или людьми разных рас. На самом деле между подвидом шимпанзе существует больше генетических различий. Это сходство заставляет людей задаться вопросом, прекратили ли мы эволюцию полностью.
Эволюция опирается на несколько ключевых ингредиентов. Каждое поколение организм делает больше людей, чем способны выжить. Есть различия между этими людьми, известными как фенотипическая изменчивость. Причина этих различий, генов или генотипа, является наследственной, то есть они могут передаваться из поколения в поколение. Некоторые черты лучше подходят для текущей среды, чем другие. Люди с такими чертами имеют больше шансов выжить и размножаться, передавая гены своих черт следующему поколению.
Новые признаки входят в популяции тремя основными путями, наиболее известным из которых является мутация. Когда мы производим сперму или яйцеклетку, клетки наших репродуктивных органов копируют свою ДНК. Этот процесс подвержен ошибкам, поэтому каждый раз, когда это происходит, появляются ошибки. Это создает крошечные изменения в генетическом коде, которые передаются следующему поколению. По большей части различия не делают ничего полезного или вредного. Мутации часто бывают тихими (они ничего не делают) или нейтральными (они что-то делают, но это не имеет значения). На самом деле, многие мутации даже не в генах; они в ДНК, которая находится между ними. Однако иногда мутации меняют способ работы гена.
Новые признаки могут также войти в популяции через поток генов. Это происходит, когда группы людей разделяются, а затем возвращаются вместе, делясь новой генетической информацией. Наконец, черты меняются из-за секса. Дети наследуют генетический материал от обоих родителей, объединяя новые комбинации генов.
За последние 100 000 лет эти три механизма изменили черты, которые делают нас людьми, но мы все еще молоды в эволюционном плане. Нам требуется много времени для размножения, и существует ограничение на количество вариаций, которые могут накопиться за несколько сотен тысяч лет. Ваша генетическая информация отличается от моей только примерно на 0, 1%, и большинство из этих различий - это однобуквенные изменения. Несмотря на внешний вид, все человеческое население все еще имеет тесные семейные связи.
Наши гены постоянно меняются, но генетика - это только одна часть эволюционной загадки. Наша среда играет огромную роль в развитии нашего вида. Чтобы новые черты передавались из поколения в поколение, им нужно изменить наши шансы на выживание. Вот где начинается естественный отбор Дарвина. Если генетические изменения повышают вероятность размножения, у них больше шансов передать свои гены. Мы знаем это как «выживание сильнейших», но это не всегда значит быть самым большим, сильным или самым быстрым. Речь идет о чертах, которые позволяют вам наилучшим образом использовать вашу текущую среду. По мере изменения среды меняются и те мутации, которые могут оказаться полезными.
Вот где эволюция человека усложняется. Мы можем изменить нашу среду с культурой, наукой и техникой, вмешиваясь в естественный отбор. Если вы посмотрите глубоко в историю, наши похожие на человека предки были во власти своего окружения. Люси, известная окаменелость вида Australopithecus afarensis, жила 3, 2 миллиона лет назад. У нее были черты обезьяноподобного характера, в том числе большая челюсть, длинные руки и меховое покрытие, но она шла на двух ногах. Она жила на деревьях, как другие обезьяны, но обстановка менялась, деревья исчезали, и Люси проводила больше времени на земле. Яйца, найденные рядом с ее останками, позволяют предположить, что она могла добывать пищу.
Между Люси и митохондриальной Евой изменение климата в конечном итоге вынудило наших предков покинуть леса и попасть на равнины. Чтобы выжить, им пришлось бежать под палящим солнцем, а волосы на теле стали обузой. Голая кожа и способность терять тепло от потоотделения стали преимуществом. Давление со стороны окружающей среды заставило гены наших предков измениться.
Со временем у ранних людей появились большие мозги, меньшие челюсти и сложные социальные структуры. Мы использовали огонь и изобрели инструменты, и по мере того, как мы становились все умнее, мы вносили все больше изменений в нашу среду. Это изменило все.
Появление сельского хозяйства около 10 000 лет назад вызвало сейсмический сдвиг в истории человечества. Внезапно, мы можем производить нашу собственную еду по требованию, прямо рядом с нашими домами. ДНК древних людей показала, что изменение нашей собственной среды изменило как минимум 12 областей нашего генетического кода.
Исследователи из Гарвардской медицинской школы исследовали останки 230 человек, которые жили от 8500 до 2300 лет назад. Они обнаружили различия в генах, связанных с ростом, обменом веществ и пигментацией кожи. Около 4000 лет назад появилась мутация, которая позволяла взрослым переваривать молоко. Светлая кожа стала более распространенной, что, по мнению исследователей, могло быть ответом на меньшее количество витамина D в рационе фермера на растительной основе. Также изменилась иммунная система, которая, возможно, помогла людям жить ближе друг к другу.
Мы делимся поведением, которое мы изучаем в течение нашей жизни, передавая информацию из поколения в поколение, как гены. Обучение и культура меняют нашу среду, меняя давление, влияющее на выбор. Этот вид генетической и культурной коэволюции не уникален для людей. Киты и дельфины являются одними из самых умных животных на планете, и есть свидетельства того, что они также развиваются в ответ на обучение.
Косатки могут заниматься многими видами добычи, но некоторые группы предпочитают разные приемы пищи. Например, в Северной Атлантике некоторые любят лосося, некоторые предпочитают млекопитающих, а другие едят акул. Эти культурные предпочтения передаются от матери к ребенку, и поскольку группы не имеют тенденцию смешиваться, они остаются неизменными на протяжении поколений. Ученые обнаружили различия в генетике китов, которые питаются рыбой, и тех, которые питаются млекопитающими. Мы изменили наши гены, научившись фармить, и они изменили свои, выбрав, какую добычу есть.
Это культурное обучение помогает нам продолжать адаптироваться, но люди взяли его дальше, чем любое другое животное. Мы сделали одежду и сложные укрытия. Мы одомашнили растения и животных, чтобы обеспечить постоянный источник пищи. Мы построили лодки, автомобили и самолеты, чтобы исследовать мир. Мы изобрели лекарство для лечения травм и болезней. Мы сделали выбор, когда - и если - иметь детей. Мы можем даже выжить в космосе. Мы защитили окружающую среду, уменьшив давление, которое заставляет другие виды меняться со временем. Снижение этих нагрузок высвободило еще больше времени для новых идей и новых технологий. Наука позволила изменить нашу среду больше, чем когда-либо прежде, но значит ли это, что мы перестали развиваться?
Сегодня трудно увидеть эволюцию в действии человеческих популяций, потому что у нас такая долгая продолжительность жизни, и даже когда естественный отбор не происходит, наши гены продолжают мутировать, явление, известное как генетический дрейф. Однако есть одно серьезное избирательное давление, которое мы до сих пор не можем контролировать: болезнь. Если вы посмотрите в его прошлое, то увидите, как современные люди изменились за последние годы.
Чума разлетелась по всей Европе около 750 лет назад, убив огромное количество людей. Когда наш вид сталкивается с болезнями, которые мы еще не можем лечить, естественный отбор берет верх. Ученые считают, что в современных популяциях Северной Европы частота мутаций в гене CCR5 выше. Этот ген кодирует молекулу, используемую иммунной системой, и обеспечивает защиту от бактерий чумы, Yersinia pestis. Он также защищает от вируса ВИЧ. Люди с защитной чертой имели больше шансов выжить, а их потомки до сих пор живы.
Как вид мы передали огромные части нашего выживания технологиям. Мы контролируем нашу среду, чтобы поддерживать устойчивое состояние, уменьшая давление, которое заставляет гены меняться, но чтобы это продолжалось, нам нужно, чтобы наша среда оставалась неизменной, и мы еще не все это разработали.
Что происходит, когда климат меняется, или когда антибиотики перестают работать, как они должны? На данный момент мы защищаем себя от естественного отбора, но не развили эволюцию.
Эволюционные остатки
Ушные мышцы
Три ушные мышцы вокруг ушей помогают кошкам и собакам направлять уши в направлении шума. Некоторые люди могут их покачивать, но они не слишком полезны для нас.
Вомероназальный орган
Этот орган, чувствительный к феромонам, помогает многим животным общаться с помощью химических сигналов. Кажется, что у большинства взрослых он есть, но неизвестно, работает ли он на самом деле.
Зуб мудрости
Четыре дополнительных моляра, возможно, были полезны для наших предков, у которых были большие рты и более жесткие диеты, но они нам больше не нужны. У некоторых людей их нет.
Мышцы рук
Длинные мышцы ладоней помогают приматам качаться с деревьев, но они нам больше не нужны. У большинства людей все еще есть короткие сухожилия, но у некоторых они отсутствуют.
Копчик
Развивающиеся человеческие эмбрионы образуют хвост в матке, но он быстро снова исчезает, оставляя после себя короткий «копчик», называемый копчиком.
аппендикс
Хотя нам не нужно приложение, чтобы выжить, оно не может быть совершенно бесполезным. До сих пор считается, что он играет важную роль в поддержании здоровых кишечных бактерий.
Эта статья была первоначально опубликована в статье 114 « Как это работает», написанной Лорой Мирс
Чтобы узнать больше о научных и технических статьях, приобретите последнюю версию « Как это работает» у всех хороших продавцов или на нашем веб-сайте. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android. Чтобы никогда не пропустить выпуск журнала «Как это работает», подпишитесь «> подпишитесь сегодня !