Текст книги "Генетическая одиссея человека"

Из гнезда

Принимая во внимание получившийся портрет, можно сделать вывод, что Y-хромосомный Адам принадлежал к жившим около 60 000 лет назад группам популяций Восточной и/или Южной Африки, от которых происходят современные сан. Возраст первых древнейших популяций людей современного типа еще предстоит оценить, но он может составлять от 60 000 до нескольких сотен тысяч лет. Просто на этом этапе мы теряем сигнал от наших генов, так как все нынешнее генетическое разнообразие сливается в одном предке. Тем не менее из имеющихся данных явственно следует, что все генетическое разнообразие, найденное у современных людей во всем мире, существовало в Африке около 60 000 лет назад. Данные по мтДНК и Y-хромосоме дают нам те же даты возникновения древнейших неафриканских генетических линий, и в настоящее время большинство генетиков считают, что люди начали покидать Африку где-то в это время. Возможно, имели место и более ранние случайные вылазки на Ближний Восток, о чем свидетельствуют находки человеческих останков возрастом в 100 000 лет в израильских пещерах Кафзех и Схул. Однако 100 000–150 000 лет назад Левант был, по сути, продолжением Северо-Восточной Африки, и, вероятно, частью исходного ареала первых Homo sapiens. Реальное их распространение выходило за пределы Средиземноморья в неисследованные территории Азии.

Но вот незадача! Принимая во внимание возраст найденных в Австралии останков, люди жили там, в 15 000 км к востоку от Африки (если считать по кратчайшему наземному маршруту), в то же самое время, когда мы все должны были быть в Африке – 50 000–60 000 лет назад. Если бы я был склонен к мистицизму, я мог бы сделать из этого вывод, что предки аборигенов научились «свертывать пространство», о чем писал в научно-фантастическом романе «Дюна» Фрэнк Херберт. Однако, прочно стоя на прагматичных и рациональных научных позициях, я вынужден искать этому другое объяснение.

4. Двигаясь вдоль побережья

Случилось так, что в это Первое Утро каждый дремлющий Предок ощутил на своих веках солнечное тепло и почувствовал, что его тело дает начало новой жизни. Человек-Змея почувствовал змейку, выскальзывающую из его пупка, Человек-Какаду – перья. Человек-Гусеница почувствовал извивания, Медовый Муравей – щекотку, Жимолость ощутила, как распускаются ее листья и цветы. Человек-Бандикут почувствовал бандикутиков, кишащих у него подмышками. Каждое из живых созданий, появившись в своем особом месте, потянулось к дневному свету.

Брюс Чатвин, «Тропы песен»

Когда я был ребенком, я часто со своими друзьями играл в игру-викторину: надо было задавать наводящие вопросы, чтобы твоя команда угадала то, что загадала команда соперников. Одним из любимых заданий было назвать самый большой остров на Земле. Как правило, все называли Австралию, что всегда вызывало гул неодобрения, так как негодующие знали, что Австралия – не просто большой остров, а часть Австралазии, включающей в себя Австралию, Новую Зеландию, Тасманию, Новую Гвинею и самые восточные индонезийские острова и образующей очень необычный континент.

Современная Австралия – самый засушливый континент на Земле: более 90 % его территории получает менее 1000 мм осадков в год. Отчасти поэтому австралийцы – самая урбанизированная нация в современном мире, при этом 90 % ее населения проживают в городах, расположенных на побережье. Австралия может похвастаться самым протяженным коралловым рифом – впечатляющим Большим Барьерным рифом в 200 000 км. Однако, возможно, самое интересное в Австралии – ее фауна. Животные Австралии не похожи ни на каких других животных на Земле, за исключением Новой Гвинеи – также части Австралазии. Причина этой уникальности заключается в чрезвычайной изолированности Австралии. Любой, кто высидел двухдневный перелет из Лондона в Сидней, может засвидетельствовать, как трудно туда добраться. Из-за капризов тектонических плит в течение примерно 100 млн лет Австралия была отрезана от Евразии, Северной и Южной Америки и Африки – дольше всего она была соединена с Антарктидой! Эта изоляция привела к тому, что Австралия пропустила одну из главных линий эволюции млекопитающих с ее изобилием плацентарных видов. Отсутствие «нормальных», то есть плацентарных млекопитающих позволило эволюции сохранить во множестве такие странные создания, как утконос и кенгуру. Это означало также, что до недавнего времени в Австралии не было приматов – ни мартышек, ни человекообразных обезьян, ни даже лемуров. Люди являются единственным представителем приматов на этом континенте.

Отсутствие эволюционных предшественников означает, что поселиться в Австралии должны были люди из других мест. Но откуда они взялись? Они могли приплыть только по морю, даже с ближайшего континента. Если допустить, что колебания уровня моря были результатом изменения климата, то массив суши Сахул (включавший в себя кроме Австралии Новую Гвинею и Тасманию), который возник во время последнего ледникового максимума около 20 000 лет назад, все равно должен был находиться примерно в 100 км от Юго-Восточной Азии. Ответ на вопрос, как и когда Австралия была колонизирована людьми – один из ключевых в наших попытках решить головоломку о том, как люди современного типа заселили мир. Подробности, которые мы обнаружим при этом относительно человеческой истории, и методы анализа, которые помогут нам собрать их воедино, зададут характер остальной части нашего путешествия.

Смерть и распад

Озеро Мунго находится в Новом Южном Уэльсе, в 1000 км к западу от Сиднея. От ближайшего города, в котором есть аэропорт, Милдура – 120 км езды по грунтовой дороге через знойную покрытую скрабом[18]18
  Скраб – редкие заросли низкорослых деревьев и кустарников. – Прим. ред.


[Закрыть] пустыню, которая составляет большую часть Австралии. Мунго уже не озеро – вода высохла более 10 000 лет назад, оставив после себя фантастические образования из песка и глины, напоминающие те, что на озере Моно в Северной Калифорнии. Однако 20 000–45 000 лет назад оно было частью пышного оазиса, известного как озерный район Уилландра. Озера питались водой реки Уилландра, которая южнее сливается с рекой Муррей и в конечном счете впадает в залив Энкаунтер рядом с современной Аделаидой. Благодаря найденным здесь останкам животных ясно, что в районе озера жили несколько ныне вымерших крупных видов сумчатых, в том числе зигоматурус размером с буйвола и 200-килограммовый короткомордый кенгуру прокоптодон. Все эти животные были травоядными и могли быть заманчивой добычей для людей.

Согласно недавно полученным данным где-то в конце этого периода здесь был захоронен человек, названный его первооткрывателем, Джимом Боулером, Мунго-3. Возраст этой находки по оценке 1974 года составлял 30 000 лет. Более поздние методы датировки увеличили ее возраст до 45 000 лет, а человеческие артефакты, найденные в осадочных слоях ниже тех, в которых был найден Мунго-3, дают основание снизить ее возраст до 60 000 лет. Если эта информация подтвердится, Мунго станет самым древним местом на земле за пределами Африки, которое было заселено людьми, анатомически похожими на современных.

Самые древние человеческие останки в Австралии, как и в других местах мира, были датированы методами, основанными на изотопном распаде. Этими методами измеряют соотношение изотопов различных атомов в образце. Это возможно сделать, поскольку почти все атомы имеют несколько разновидностей в зависимости от того, сколько субатомных строительных блоков (частиц, называемых нейтронами) у них есть. Со временем «тяжелые» атомы, как правило, испускают часть своих нейтронов, превращаясь при этом в более «легкие» атомы. Зная скорость, с которой происходит этот распад, и измеряя соотношение «тяжелых» и «легких» атомов, можно вычислить, как долго продолжается распад. Как и молекулярные часы из главы 2, эти атомные часы являются решающими при оценке возраста древних человеческих останков.

Наиболее широко применяемый метод изотопного датирования – так называемый радиоуглеродный метод, который измеряет в изучаемом образце соотношение углерода-14 (C-14) и углерода-12 (C-12.). В результате воздействия космических лучей на азот-14 (N-14) в верхних слоях атмосферы образуется тяжелый изотоп углерода С-14. Скорость распада зависит от так называемого периода полураспада С-14, который представляет собой количество времени, необходимое для распада в образце половины атомов C-14, и составляет около 5700 лет. Поскольку углерод используется для создания органических молекул, как растительных, так и животных, этот метод является потрясающим инструментом для определения возраста человеческих останков. Однако проблема в том, что при возрасте образца более 40 000 лет оценка соотношения C-14:C-12 не очень точна, поскольку большинство атомов C-14 уже распалось. Через 5700 лет останется только половина из атомов углерода C-14, первоначально включенных в ткани организма при его жизни, а через 11 400 лет – только их четверть. К тому времени, как мы доберемся до 40 000 лет, сохранится только один из шестидесяти четырех исходных атомов C-14 – менее 2 %. Это делает образец крайне чувствительным к загрязнению даже малыми количествами современного материала, поскольку в таком случае оценка возраста может быть занижена. По этой причине радиоуглеродное датирование подходит лишь для датировки останков моложе 30 000 лет. Этот метод используется для определения возраста археологических находок не старше 10 000 лет, где он чрезвычайно точен.

Однако как только мы выходим за предел в 40 000 лет, мы должны использовать изотопы, распадающиеся более медленными темпами. Два из них – атом калия-40 (К-40) и атом урана-238 (U-238) – имеют период полураспада 1,25 млрд и 4 млрд лет соответственно. Проблема с более стабильными изотопами состоит в том, что они обычно не встречаются непосредственно в камнях и костях, и поэтому они могут быть использованы только для датировки отложений, окружающих останки – как правило, вулканического пепла в случае К-40 и озерных отложениях в случае U-238. Таким образом, вам должно очень повезти при выборе места раскопок. К счастью, благодаря геологической активности африканской Рифтовой долины – и прослои пепла в раскопках этого района не редкость – там может быть широко применима датировка по атомам калия К-40.

Но что если вам не так повезло? В частности, если возраст найденных вами останков выходит за пределы использования радиоуглеродного датирования, и в отложениях не найдены слои с изотопами, позволяющие использовать другие методы? Тогда мы будем вынуждены полагаться на совокупность имеющихся в арсенале изотопного анализа трех относительно новых методов, которые довольно пугающе называются термолюминесценцией, оптически стимулированной люминесценцией и электронным спиновым резонансом. Они основаны на том, что естественная радиация заставляет электроны – субатомные частицы другого типа – накапливаться в дефектах кристаллической решетки вещества с постоянной скоростью под воздействием источников излучения, таких как солнечный свет или огонь или радиация; затем при нагревании образца накопленная энергия испускается в виде световых вспышек определенной частоты и интенсивности – именно их и регистрируют приборы. Чем больше испускается света при нагревании, тем дольше образец подвергался ионизирующим воздействиям, и, значит, тем старше его возраст. Существует множество предположений о том, в какой степени электроны накапливаются в дефектах, называемых ловушками, прежде чем подвергаются высвобождению. Кроме того, есть предположения об изменчивости радиационного воздействия с течением времени. По этим причинам даты, полученные с помощью люминесценции и резонансных методов, не так точны, как полученные с помощью изотопов C-14 или К-40. Однако для многих археологических объектов другие возможности недоступны.

Именно эти методы наиболее широко применялись в Австралии. В частности, возраст некоторых объектов, явно сделанных людьми (в частности художественных изображений на скалах) был оценен более чем в 40 000 лет. Конечно, в силу ненадежности этих методов трудно быть уверенными в точности этих дат. Но уже есть данные из других источников о том, что люди жили в Австралии действительно очень давно. Ричард Робертс и его коллеги из Австралийского национального университета, исследовавшие относительно простые инструменты, сработанные древними людьми, установили, что возраст одного из мест раскопок на северной территории составляет более 60 000 лет.

Данные палеоантропологии сейчас явно свидетельствуют в пользу очень раннего заселения Австралии современными людьми – возможно, уже 60 000 лет назад. Однако возраст самых ранних археологических памятников на юго-востоке азиатского материка оценивается менее чем в 40 000 лет. Как могли люди быть в Австралии за 20 000 лет до этого – действительно ли они пришли из Юго-Восточной Азии? Разгадка этой головоломки приводит нас обратно в Африку, где мы должны посетить генетический Эдем.

Жаркое из мяса и моллюсков

Африка – самый экваториальный континент на Земле. Она находится между 38° северной и 34° южной широты, и 85 % ее территории расположены между тропиком Рака и тропиком Козерога. Морская вода в Африке редко замерзает, что делает Африку исключением среди всех других континентов. Хотя пустыня Сахара и высокие вулканические горы Восточной Африки негостеприимны для человека, большая часть континента на удивление милостива. В Африке находится крупнейшая в Старом Свете непрерывная полоса тропических лесов, а саванны на востоке и юге континента отличаются огромным разнообразием крупных млекопитающих. Сочетание расположенных в непосредственной близости друг от друга тропических лесов и саванн, опять-таки уникальное для Старого Света, является одной из вероятных причин того, что именно здесь возникли люди. Почти наверняка прямохождение гоминидов было ранней (возникшей возможно более 5 млн лет назад) адаптацией к жизни на лишенных деревьев африканских лугах, где, покинув кроны безопасных лесов, можно было использовать больше ресурсов.

Африка не всегда была в том месте, где она находится сегодня. Из-за движения тектонических плит большую часть промежутка времени между 20 и 200 млн лет назад она провела в миграции вокруг южной части тропического пояса где-то в холодных и умеренных водах палеоокеана, наткнувшись в конце концов на Евразийский континент около 15 млн лет назад. Это произошло именно в то время, когда человекообразные обезьяны стали рассредоточиваться по всему миру в рамках первого «Африканского исхода». Те, кто пошел на восток, превратились в орангутанов и гиббонов – эти виды Эжен Дюбуа склонен был считать нашими предками. Эволюционными потомками оставшихся человекообразных обезьян стали гориллы, шимпанзе и анатомически современные люди (вероятно, 100 000–200 000 тыс. лет назад). С того времени Африка остается в том же географическом положении. Но как и на других континентах, ее климат в последние несколько сотен тысяч лет резко менялся.

Палеоклиматология – это наука, изучающая климат ушедших эпох. 150 000 лет назад Земля находилась в конце периода так называемого Рисского оледенения. Тогда температура была в среднем на 10 °C ниже, чем сегодня, хотя на разных континентах она существенно различалась. Около 130 000 лет назад началось потепление, и тропическая Африка стала получать больше дождей, так как увеличилось количество поступавшей в атмосферу влаги. Но около 120 000 лет назад снова началось постепенное охлаждение, а 70 000 лет назад оно ускорилось. Эта тенденция (с краткосрочными колебаниями) сохранилась и в последующие 50 000 лет, достигнув пика около 20 000 лет назад.

Так как Африка расположена в основном в тропической зоне, ее климат не так сильно зависит от изменения интенсивности солнечного излучения, как в более высоких широтах. Погодные условия Африки во многом определяются количеством осадков, и чередование ярко выраженного влажного и сухого сезонов задают темп жизни всего континента. Знаменитая миграция антилоп гну в Кении и Танзании, например, вызвана наступлением сухого сезона в июне. Но сезоны не всегда были выражены одинаково: в прошлом климат был иногда более влажным, а иногда более сухим, чем сегодня. Эти долгосрочные колебания почти наверняка повлияли на перемещения животных, включая человека.

Недавние исследования работавшего в Мексике американского геофизика Роберта Уолтера показали, что крупномасштабные периоды засухи, случавшиеся на африканском континенте в начале последнего ледникового периода, привели к тому, что люди современного типа отдали предпочтение прибрежной среде обитания. Дело в том, что саванна – место необычное. Она тесно связана с тропическими лесами в климатическом отношении, и эти две зоны меняются местами в зависимости от количества осадков. В целом области тропической Африки, в которых в течение более трех месяцев фактически не бывает дождей – это саванны, а те, в которых этот период меньше трех месяцев – леса. Если сухие периоды длятся существенно дольше, ландшафт превращается в степь, и, в конце концов, при крайне низкой влажности – в пустыню. Хотя все эти климатические зоны представлены и в современной Африке, их протяженность в прошлом менялась. Исследования Уолтера свидетельствуют о том, что когда Африка начала высыхать, саванны Восточной Африки сменились степями и пустынями, за исключением узкой зоны вблизи побережья. Именно в этой прибрежной зоне саванн собрались древние люди, использовавшие в пищу как дары моря, так и обитавших рядом наземных животных.

Хотя универсальность этой теории сомнительна, и это, возможно, лишь незначительный эпизод в эволюции человека, ясно одно: существуют неопровержимые доказательства того, что древние люди были в состоянии жить за счет моря. Большие холмы, образованные отходами жизнедеятельности, состоящие из раковин устриц и других съедобных моллюсков, были найдены в Эритрее, в восточной части Африканского Рога, и их возраст составляет около 125 000 лет. Там же были найдены каменные орудия труда. Это свидетельствует о том, что в этом регионе люди жили и использовали прибрежные ресурсы. Наличие останков убитых носорогов, слонов и других крупных млекопитающих вызывает в воображении доисторический пир с огромными блюдами жаркого из моллюсков и мяса наподобие того, что подаются в американских ресторанах и сегодня. Похоже, что наши далекие предки уже в те, казалось бы, трудные времена знали толк в еде.

В результате проведенного Уолтером исследования выяснилась одна очень интересная деталь: похоже, что существовал обмен между жителями той древней Эритреи и южного побережья Африки, находившимися на расстоянии тысяч километров друг от друга. Это подтверждается сходством орудий труда, найденных в тех местах, и почти одинаковым возрастом этих находок. Похоже, люди сравнительно быстро могли перемещаться на большие расстояния вдоль восточного побережья Африки.

А теперь по поводу большого скачка: если люди могли мигрировать на большие расстояния в пределах континента, используя определенные технологии и ресурсы, почему они не могли перемещаться между континентами? Прибрежный маршрут должен был быть своего рода доисторической магистралью, которая давала высокую степень мобильности, не требующей сложных адаптаций к новой среде обитания, что было бы необходимо для перемещений внутрь континента. Ресурсы, используемые в Эритрее, должны были быть в значительной степени такими же, как и в прибрежной Аравии, или Западной Индии, или Юго-Восточной Азии, либо – внимание – в Австралии. Легкость передвижения вдоль побережья – по этому песчаному шоссе, огибающему континенты – способствовала сравнительно быстрой миграции. Нет ни горных хребтов, ни огромных пустынь, которые надо пересечь, нет необходимости в новых инструментах и другой одежде, и нет резких колебаний в доступности пищи. В целом, прибрежный маршрут кажется намного предпочтительнее, чем путь вглубь континента. Были только два отрезка пути, которые нужно было преодолеть по воде, для чего понадобилась бы лодка. Скорее всего, эти лодки были довольно простыми – несколько связанных между собой бревен, – но у нас нет прямых доказательств этому, так как древесина очень быстро разрушается. Как бы то ни было, но люди преодолели их.

Вполне правдоподобно, что раннее присутствие людей в Австралии, почти сразу же после того, как они покинули Африку, может быть объяснено миграцией вдоль южного побережья Азии. Осталось пристроить два кусочка пазла, а скорее всего – один, но решающий. Если одна из первых волн миграции из Африки проходила прибрежным маршрутом, есть ли указывающий на это генетический маркер? Это зависит от того, как проходила миграция, и что делали переселенцы на протяжении этого пути. Мы могли бы ожидать, что увидим особые генетические маркеры у популяций, живущих вдоль побережья, которые отличали бы их от живущих вдали от берега. Или, возможно, сигналы были перемешаны среди потомков прибрежных жителей и сухопутных мигрантов. Единственный способ выяснить это – изучить популяции, проживающие вдоль этого маршрута, и посмотреть на их генетические особенности. Вторая важная часть доказательства – поиск археологических останков на этом маршруте. Соответствуют ли они такому путешествию?