Смогут ли два человека заново населить землю?
Перевод статьи от BBC. Оригинал
P.S. В статье полно терминов, которые я могла неправильно интерпретировать - если найдёте ошибки, пишите.
P.P.S. Статья сама по себе немного кособокая, но данные в ней весьма интересны.
Последний человек на Земле - довольно распространённый сюжет в художественной литературе. Но что, если бы это действительно случилось? Сколько бы потребовалось людей, чтобы спасти наш биологический вид?
На космическом корабле прилетели инопланетяне-хищники. Через 2 года все были мертвы. Почти все.
Малюcенький островок Ball's Pyramid в 600 км от Австралии на юге Тихого океана поднимается из пучины морской, как осколок стекла. И вот они - на полпути над водой его края с отвесными скалами, прикрытые веретенообразными кустами - последние выжившие. Двое уцелевших и уже через 9 лет - 9 000 детей, внуков и правнуков Адама и Евы.
Нет, это не причудливая интерпретация истории Создания. Счастливой парочкой было 2 Dryococelus australis - древесных лобстера или палочника - размером с человеческую руку. Предполагалось, что они вымерли вскоре после нашествия чёрных крыс в место их обитания на острове Lord Howe в 1918 году, но в итоге 83 года спустя их нашли на острове Ball's Pyramid. Вид обязан своим чудесным возрождением группе учёных, которые в 2003 году поднялись на отвесную скалу высотой 500 футов, чтобы найти их убежище. Лобстеров назвали Адамом и Евой и послали в Мельбурнский зоопарк для начала программы разведения.
На фотографии - остров Lord Howe (Credit: Getty Images).
Восстановиться после Армагеддона насекомых - это одно. Женские особы древесных лобстеров откладывают 10 яиц каждые 10 дней и способны к партеногенезу, то есть для размножения им не обязательно нужны мужские особи. Заново заселить Землю людьми - совсем другое дело. Смогли бы мы это сделать? И сколько бы это заняло времени?
Ответ на это, на данный момент, нечто большее, чем просто забавный повод для разговора в пабе. Начиная с исследований NASA о магическом числе первопроходцев, необходимых, чтобы переселиться на другую планету, заканчивая обсуждениями о сохранении видов, находящихся под угрозой, это стало делом возрастающей международной важности и срочности.
Поэтому давайте перемотаем вперёд на 100 лет. Намерения человечества обратились против нас и восстание роботов стёрло людей с лица Земли - это судьба, которую в 2014 году предсказал Стивен Хокинг. Только два человека выжило. Выхода нет: люди первого поколения приходилось бы друг другу братьями и сёстрами.
Зигмунд Фрейд считал, что инцест был единственным всеобщим человеческим табу наряду с убийством своих родителей. Это не просто противно, это откровенно опасно. Исследование детей, родившихся в Чехословакии в период с 1933 по 1970 годы, выявило, что почти 40% тех, чьи родители состояли в первой степени родства (родители, дети), имели серьёзную инвалидность, а 14% из этих сорока в конечно итоге умерли.
Рецессивные риски
Чтобы понять, почему близкородственное размножение может быть настолько смертоносным, мы должны переговорить с генетиками. Мы все несём две копии каждого гена, по одному от каждого из родителей. Но некоторые генные вариации и эффекты не проявляются, пока у вас не будет два абсолютно идентичных гена. Большинство наследственных болезней вызваны как раз этими "рецессивными" вариациями, которые пробираются мимо эволюционного радара, потому что сами по себе они безвредны. На самом деле, в геноме обычного человека находится от 1 до 2 смертельных рецессивных мутаций.
Когда такая идентичная пара появляется, до срыва масок остаётся недолго. Возьмите ахроматопсию, редкое рецессивное расстройство, которые вызывет абсолютное отсутствие цветового зрения. Это заболевание затрагивает 1 из 33000 американцев и переносится одним из 100. Если бы у одного из наших пост-апокалиптических выживших была бы такая генная вариация, то у его ребёнка был бы 1 из 4 шансов также ей обладать. Чем дальше, тем лучше. После всего одного поколения "инцеста" риск взлетает - у ребёнка второй пары теперь есть 1 из 4 шансов обладать двумя копиями такой вариации. Это приводит к тому, что у внука оригинальной пары будет 1 из 16 шансов иметь данное заболевание.
Такова была судьба обитателей Pingelap, изолированного атолла в западной части Тихого океана. Всё население атолла является потомками 20 выживших после тайфуна, который буквально смёл остров в 18 веке; один из выживших был носителем ахроматопсии. На сегодняшний день с таким небольшим генофондом у десятой части населения острова отсутствует цветовое зрение.
Даже держа в уме эти невероятные риски, если бы у выживших было достаточно детей, есть шанс, что хотя бы некоторые из них родились бы здоровыми. Но что произойдёт, если близкородственное размножение будет происходить на протяжении столетий? Оказывается, чтобы узнать, необязательно для этого застрять на острове, потому что существовало одно сообщество, которое просто не могло "насытиться" своими близкими родственниками: европейское монаршество. И спустя 200 лет, после 9 поколений стратегических браков между кузенами, дядями и племянницами испанские Габсбурги стали настоящим экспериментом того, что из этого выходит.
Карл II был самой большой жертвой этой семьи. Рождённый с литанией физических и ментальных недостатков, король не мог научиться ходить до восьмилетнего возраста. А его бесплодие стало причиной вымирания этой династии.
В 2009 году команда испанских учёных открыла причину такой несчастной судьбы. Родословная Карла была настолько запутана, что его "коэффециент близкородственных связей" - число, отражающее пропорцию наследуемых идентичных генов от обоих родителей - был выше, чем если бы он родился от детей одних родителей.
Тот же самый принцип применяется экологами при расчёте генетических рисков вымирающих видов. "С небольшим количеством населения рано или поздно все особи будут родственно связаны, и чем больше такая связанность, тем важнее и сильнее её эффекты," - объясняет доктор Брюс Робертсон из университета Отаго. Он изучает новозеландских гигантских нелетающих попугаев, какапо, которых осталось всего 125 на планете.
Особую озабоченность вызывают эффекты от близкородственных связей на качество спермы, за счёт которых доля неоплодотворённых яиц какпо увеличилась с 10% до 40%. Это пример инбредной депрессии, говорит Робертсон, вызванной воздействием рецессивных генетических дефектов в популяции. Несмотря на достаточное количество еды и защиту от хищников, какапо могут и не достигнуть успеха в размножении.
Иммунная смесь
Виды, находящиеся под угрозой исчезновения, подвергаются и более долгосрочным рискам. Хотя они могут быть уже адаптированы к среде, генетическое многообразие позволяет виду эволюционировать для столкновения с испытаниями в будущем. Нет ничего важнее иммунитета. "Это свойство, где большинство видов старается развить наибольшую вариативность, то же самое относится к людям. Мы выбираём партнёров с очень отличной иммунной составляющей, чтобы наш отпрыск имел разнообразный массив иммуных замков," - говорит доктор Филипп Стивенс из университета Дюрэма. Обращаясь к нашему эволюционному прошлому, считается, что спаривание с неандертальцами могло дать нашим иммунным системам генетическое ускорение.
Даже если нашему виду удастся заново населить планету, он станет неузнаваемым. Когда небольшие группы индивидов остаются в изоляции слишком долго, они становятся восприимчивы к эффекту основателя, за счёт которого недостаток генетического разнообразия усиливает генетические дефекты. Новые люди не только бы выглядели и звучали по-другому, они могли бы стать абсолютно другим видом.
Так сколько разнообразия нам нужно? Этот спор берёт начало в 80х годах, говорит Стивенс, когда австралийский учёный предложил теорию всеобщего "правила большого пальца". "В основном, необходимо 50 индивидов, способных к размножению, чтобы избежать инбредной депрессии, и 500, чтобы приспособиться," - говорит он. Это правило используется и по сей день, чтобы знать, какие данные передавать в Красную книгу (хотя числа увеличили до 500/ 5000 соответственно, исходя из возможных случайных потерь, когда гены передаются от одного поколения к другому).
Но прежде, чем вы сбросите нашу пару со счетов, как заметил один учёный, мы - живое доказательство неотъемлемых недостатков данной концепции. Согласно анатомическим и археологическим свидетельствам, наши предки не смогли бы достигуть размера нашей популяции, если бы начали с 1000 существующих индивидов, на протяжении почти миллиона лет. Затем между 50 000 и 100 000 лет назад мы столкнулись с ещё одным серьёзным пятном, так как наши предки мигрировали из Африки. Как вы могли бы предположить, нас оставили с удивительно низким уровнем генетического разнообразия. Исследование 2012 года выявило, что между соседствующими группами шимпанзе гораздо больше разницы в генах, чем среди всех 7 млрд людей, живых по сей день.
Обращение к опыту предков могло бы стать нашей лучшей ставкой. Оценка антрополога Джона Мура, опубликованная NASA в 2002, была смоделирована на небольших мигрирующих группах ранних людей, наститывающих около 160 человек. Он рекомендует начинать с молодых пар без детей, проверяя их на наличие потенциально опасных рецессивных генов. Увы, Мур размышлял о долгосрочных космических путешествиях, а не о репопуляции. Его расчёты подразумевают всего 200 лет изоляции перед тем, как первооткрыватели вернуться обратно на Землю.
Так что там с последними мужчиной и женщиной? Невозможно сказать с полной уверенностью, хотя Стивенс сохраняет оптимизм. "Свидетельства краткосрочных эффектов от низкого генетического разнообразия практически неоспоримы, однако и в этом остаётся поле для вероятностей. Существуют истории о невероятных путешествиях "со дна" - всё возможно".
Пока апокалипсис не разрушил основы современной цивилизации, человечество сможет быстро дать отпор. В начале 20 века, сообщество Гуттеритов Северной Америки, в котором, между прочим, присутствует огромное количество близкородственных связей, достигло наивысшего уровня роста популяции когда-то либо зарегистрированного - они удваивали свою численность каждые 17 лет.
Это жёсткий запрос, но если бы у каждой женщины было 8 детей, мы бы восстановили количество населения в 7 млрд человек и достигли бы кризиса перенаселения всего через 556 лет.
