Якщо люди на 99 відсотків подібні до шимпанзе, то чим ми відрізняємось? Відповідь — в уривку з книжки американського еволюційного біолога Шона Керролла, яку видав «Бородатий Тамарин»

Моя чотирнадцятирічна племінниця Кейті, вражена виставкою мавп у Тампі (штат Флорида), повернулася до батька й запитала: «Ти завжди кажеш, що ми на 99 % подібні до шимпанзе. Хай так, але чим ми відрізняємося?» Чудове запитання.

Кейті мала на увазі часто цитовану цифру про те, що наша ДНК своєю послідовністю майже на 99 % ідентична ДНК шимпанзе. У цьому розділі я сформулюю початок відповіді на її запитання. Чому ж лише початок? На те є дві причини. По-перше, розвиток біології тільки нещодавно дійшов до тієї точки, коли є можливість досліджувати питання специфічних генетичних відмінностей між нами та мавпами. Попереду на нас чекає чимало нових відкриттів. По-друге, деякої інформації, як-от даних щодо візуалізації схем експресії генів, завдяки яким нам вдалося так багато дізнатися про еволюцію тваринних форм, щодо людських ембріонів досі бракує.

З фізичного погляду наша еволюція нічим не відрізнялася від еволюції інших видів. Еволюція властивих людині рис — зокрема нашої вертикальної постави, великого мозку, протиставного великого пальця, мовлення — була зумовлена змінами в механізмах розвитку, які модифікували вже наявні структури приматів або великих мавп і які накопичувалися впродовж кількох мільйонів років і під час багатьох подій видоутворення. Нині вже потроху прояснюються деякі специфічні генетичні відмінності між нами та сучасними мавпами.

Щоб зрозуміти походження людських рис на будь-якому рівні, потрібно мати точне уявлення про нашу історію та характерні ознаки, які її вирізняють. Не можна просто зробити знімок людей, шимпанзе та інших сучасних мавп і на підставі цього виснувати, як між згаданими формами розвинулися відмінності. Кожен із цих видів має окрему еволюційну лінію, яка тягнеться в минуле щонайменше на 6 мільйонів років. Щоб уявити масштаби, швидкість та порядок змін у межах видів або між ними, ми покладаємося виключно на викопні рештки. Із часів Дарвіна цілі покоління палеонтологів прагнули розкрити історію походження людини.

Перші викопні свідчення давньої історії людства стали виявляти 1856 року. Вичищаючи від бруду вапнякову печеру в долині Неандерталь у Німеччині, робітники знайшли череп, кілька ребер, кістки руки та плеча, а також частину таза. Один робітник спершу подумав, що то рештки ведмедя, але надбрівна дуга на черепі та інші характерні риси переконали місцевого вчителя, що ця знахідка може бути чимось особливим — та чим саме? Знадобилося кілька років, щоб відсіяти безліч здогадок і дійти до правди.

Анатом Герман Шааффгаузен дійшов висновку, що кістки належать представнику давньої раси європейських варварів. Провідний німецький патологоанатом заявив: незвична будова кісток стала наслідком перенесеного рахіту. Інший анатом припустив, що кістки ніг вигнулися внаслідок постійної їзди верхи, а ці рештки належать козакові, який дістав смертельне поранення в битві з армією Наполеона та помер, заповзши до печери.

Жодне із цих пояснень не задовольнило Томаса Гакслі, якого ще прозвали «Бульдогом Дарвіна». Він не міг зрозуміти, як людина на межі смерті зуміла заповзти на 20 метрів углиб печери або чому на цьому місці не знайшли жодного спорядження та одягу. До того ж Гакслі помітив, що в цього скелета були дивні, характерні великим мавпам ознаки. Його власник належав до нашого роду Homo, але був інакшим. Знаний геолог Чарльз Лаєлл визначив, що знайдені поблизу кістки належали вимерлому мамонту та волохатому носорогу, а отже, неандертальський череп був дуже давнім.

Із часів тієї першої золотої доби палеоантропології спливло чимало води. Палеонтологічний літопис далі розширює наші знання, і навіть за останні роки оприлюднили кілька відверто провокаційних відкриттів. Наявний спектр викопних решток допомагає нам скласти уявлення щодо трьох найважливіших запитань еволюції гомінідів. По-перше, що вирізняє еволюційну лінію гомінінів від великих мавп? По-друге, що відрізняє сучасних людей (Homo sapiens) від гомінінів, які існували раніше? І по-третє, на що був схожим останній спільний предок гомінінів і шимпанзе?

За останні два десятиліття кількість визнаних видів гомінінів значно зросла, як і кількість гіпотетичних видів. Залежно від багатьох аспектів інтерпретації — зокрема, чи вважати деякі скам’янілості варіантами тієї самої видової форми або хроновидами (тобто однією лінією, яка із часом еволюціонує в морфологічно відмінну форму), — нам відомо від 15 до 20 видів гомінінів, що датуються останніми 6—7 мільйонами років.

Найдавнішим гомініном вважають нещодавно відкритий Sahelonthropus tchadensis, мозок якого співвідносився за розмірами з мозком шимпанзе, однак зуби та обличчя мали риси, більш притаманні гомінінам. З розширенням еволюційного дерева гомінінів і простеженням його до тієї точки, в якій, як вважають, відбулося розділення ліній шимпанзе та людини, стає все більш очевидним, що біля основи цього дерева може перебувати низка видів мавпоподібних істот, від одного з яких і відокремилася лінія гомінінів. Скам’янілості тіл або черепів знайшли тільки для однієї підмножини з-поміж видів гомінінів, тому ми не завжди можемо робити висновки щодо будь-якого аспекту анатомії, як нам хотілося б. Проте матеріалу достатньо, щоб вивести певні тенденції в еволюції тих ознак гомінінів, які відрізняють нас від інших мавп.

Крім того, супутні антропологічні докази, як-от знаряддя праці, надають уявлення про здібності та поведінку окремих видів, а також стан еволюції певних когнітивних або моторних навичок. Використання знарядь праці зафіксували ще в Homo habilis 2,5 мільйона років тому.

Загалом новіші види відрізняються більшим розміром тіла, відносно більшим мозком, довшими проти тулуба ногами й меншими зубами, а попередні види мали менший мозок і тіло, коротші проти тулуба ноги й великі зуби. Водночас важливо пам’ятати про часові межі, масштаби змін характерних ознак і кількість видів, в яких відбувалися ці зміни. Незалежно від точної схеми розгалуження еволюційного дерева гомінінів зміни відбувалися впродовж тривалого періоду та в багатьох видів. Потрібно розуміти, що період існування нашого виду займає дуже незначну частину (близько 3 %) загального часу еволюції гомінінів. Еволюція фізичних ознак, яка нас цікавить, відбувалася переважно до появи H. sapiens.

Деякі ключові фізичні риси, які відрізняють нас, не сформувалися внаслідок незалежних модифікацій, а були спричинені супутньою еволюцією скелета й мускулатури. Наприклад, розвиток прямоходіння потребував змін у пропорціях хребта, таза, стоп і кінцівок, а в результаті ще й звільнив руки, що дало змогу розвинути більшу спритність. Шимпанзе також можуть, коли в цьому є потреба, ходити на двох ногах, але їхня хода зовсім інша, до того ж вони не можуть розгинати колінний суглоб, щоб вирівняти ногу.

Суттєве збільшення розмірів мозку й тіла в представників роду Homo відбувалося впродовж останніх 2 мільйонів років, але, знову ж таки, не планомірно й прогнозовано. Схоже на те, що було два епізоди різкого зростання абсолютних розмірів мозку — спершу в ранньому плейстоцені (1,8 мільйона років тому), а потім у середньому плейстоцені (600—150 тисяч років тому), — розділені періодом відносного застою тривалістю близько 1 мільйона років.

Чому наш мозок став настільки більшим саме в ці два періоди? Щодо цього є багато теорій. Я розкрию лише одну — адаптацію до зміни клімату. На мою думку, вона добре накладається на дедалі поширеніший погляд на роль зовнішніх факторів у визначенні темпів еволюції. Близько 2,3 мільйона років тому почалося глобальне зрушення в бік прохолоднішого та сухішого клімату. Це призвело до скорочення лісів Африки та їхнього перетворення на сухіші савани.

Поки людиноподібні мавпи залишалися в стабільних середовищах існування серед дощових лісів, гомініни адаптувалися до більш мінливих ареалів. Після періоду відносної стабільності за останні 700 тисяч років клімат на Землі був у середньому холоднішим, ніж у будь-який інший час від моменту вимирання динозаврів 66 мільйонів років тому. Раптові коливання температури відбувалися неодноразово, і то деякі суттєві зміни могли розвинутися буквально за кілька років. Зміни клімату та їхній вплив на доступність їжі й води, а також можливості для полювання та міграції, могли сприяти добору гомінінів, краще пристосованих до таких постійно мінливих умов. Під впливом змін клімату розмір мозку збільшився приблизно вдвічі за мільйон років — за цей час змінилося десь 50 тисяч поколінь гомінінів. Це, звісно, приголомшливо, проте аж ніяк не миттєво.

У численних дослідженнях науковці добре вивчили роль певних ділянок мозку в зорових, рухових та когнітивних функціях у ссавців і приматів, зокрема й людей. Зовні більша частина нашого мозку вкрита корою — шаром нервової тканини. До складу кори головного мозку входить шестишаровий неокортекс — ця структура є лише в ссавців. У людей кора умовно поділена на кілька частин, межі яких визначаються борозенками та горбками на поверхні мозку. Нейробіологам вдалося прив’язати більшість функцій до цих ділянок. Наприклад, лобова частка бере участь у мисленні, плануванні й емоціях, тім’яна відповідає за відчуття болю, дотику, смаку, температури й тиску, а також залучена в математичних і логічних операціях; скронева передусім пов’язана зі слухом, а також пам’яттю та обробкою емоцій, потилична бере участь в обробці візуальної інформації, а лімбічна — в емоційній і сексуальній поведінці та в обробці спогадів.

Ключовою структурою, що з’явилась у ссавців на відносно ранніх етапах розвитку, був, безумовно, неокортекс. Це не лише зробило мозок потужнішим, а й відкрило шлях до еволюційної спеціалізації окремих функціональних підсистем. Зміни розміру мозку в ссавців — це не просто питання пропорційного збільшення або зменшення всіх його частин. Скоріше можна стверджувати, що еволюція мозку відбувалася за мозаїчним шаблоном: певні частини мозку змінювались одночасно з іншими, але незалежно від них.

Оскільки величезну роль у процесі нашої еволюції очевидно відіграло мовлення, походження цієї характерної ознаки завжди викликало жвавий інтерес. Зона Брока в людському мозку розташована в премоторній ділянці мозку приматів і, ймовірно, відповідає за мовлення. Головне питання полягало в тому, чи ділянки мозку, що контролюють ці здібності, унікальні для людей.

Одна з помітних анатомічних особливостей, пов’язаних із зоною Брока, — той факт, що ця ділянка більша в лівій півкулі, ніж у правій. Ми знаємо, що ліва півкуля переважає в процесі мовлення, тож з’явилося припущення, що цю асиметрію в зоні Брока пояснює функціональна спеціалізація лівої півкулі. Крім того, ліва півкуля відповідає за праворукість, а жестикуляція також залучена в процесі спілкування. Друга мовленнєва зона, яка називається зоною Верніке, розташована в скроневій частці. Одна з ділянок у цій зоні, planum temporale, бере участь в усному та жестовому спілкуванні, а ще в роботі музикального слуху — обидва ці вміння також контролює ліва півкуля. У більшості людей у цій ділянці теж спостерігається анатомічна асиметрія між лівою та правою півкулями: у лівій відповідна щілина простягається далі, ніж у правій.

Докази цієї анатомічної асиметрії знайшли в людиноподібних мавп. Це свідчить, що анатомічні ділянки, які отримали відповідну спеціалізацію в людей, були визначені вже в спільного предка людини та людиноподібних мавп. Є також деякі твердження, що комунікацію в мавп, які утримуються в неволі, контролює ліва півкуля — це могло би підтвердити припущення, що анатомічне підґрунтя для механізму комунікації виникло задовго до появи гомінінів. Однак новіші дослідження, проведені на більшій кількості зразків, не доводять цього.

Кінцева причина змін у розвитку та фізичній еволюції людини криється в генетиці. Є щось таке в нашій ДНК, що зумовлює відмінності між нами й мавпами, а також ранніми гомінінами.

Гарна новина полягає в тому, що сьогодні в нашому розпорядженні є повні послідовності геному людини, шимпанзе та миші. Погана новина стає зрозумілою, якщо провести невеличкі підрахунки.

Послідовність ДНК людини містить майже 3 мільярди пар основ. Приблизно 98,8 % цих основ ідентичні з ДНК шимпанзе. Різниця становить лише 1,2 % — це найменша частка відмінності в послідовності ДНК між нами та будь-якою іншою твариною на планеті. Однак ця різниця в 1,2 % означає приблизно 36 мільйонів пар основ. Оскільки люди й шимпанзе відійшли від спільного предка близько 6 мільйонів років тому, ми можемо припустити, що половина цих відмінностей специфічні для шимпанзе (відбулися в їхній лінії), а половина — для людини (відбулися в нашій лінії). Навіть з урахуванням цього лишається ще 18 мільйонів змін у нашій лінії з моменту існування останнього спільного предка.

Ми знаємо, що не всі мутації в гені значущі. Оскільки генетичний код надлишковий, деякі основи можуть змінюватися, не впливаючи на білок. Ці мовчазні заміни накопичуються із часом, оскільки тиск добору для їхнього усунення незначний або взагалі відсутній. Крім того, оскільки лише близько 5 % нашої ДНК бере участь у кодуванні або регуляторних функціях, мутації, що відбуваються в інших місцях величезної послідовності людської ДНК, не мають суттєвого значення. Крім того, варто враховувати ще один факт: різниця між будь-якими двома неспорідненими людьми становитиме в середньому приблизно 3 мільйони основ. Хоча в абсолютному вираженні це видається великим числом, насправді йдеться тільки про 0,1 % всіх основ ДНК; зрештою, попри ці відмінності ми всі явно належимо до одного виду.

Це свідчить, що мільйони відмінностей можуть не мати жодного значення. Тож насправді ніхто не знає, унаслідок якої кількості змін сформувалася людська форма. Як на мене, це має бути близько кількох тисяч. Нині ж завдання полягає в тому, щоб відшукати ті відмінності, які справді важать.