Чи можуть лише дві людини відновити життя на Землі
Крихітний острівець Піраміда Болла лежить за 600 кілометрів на схід від Австралії у південній частині Тихого океану, випираючи з моря як уламок скла. І там були — під скошеним стрімчаком, ховаючись під веретеноподібним кущем — останні види. Двоє втекли, і всього через дев'ять років їх було 9000, діти та онуки дітей і онуків Адама та Єви.
Ні, це не кумедна інтерпретація історії творення людини. Цим щасливим виглядом були три омара Dryococelus australis, членистоногі розміром із кулак людини. Їх визнали вимерлими невдовзі після того, як чорні щури вторглися на їхній рідний острів Лорд-Хау в 1918 році, але знайшли на Піраміді Болла 83 роки по тому. Цей вид завдячує своєму чудовому відновленню команді вчених, які здолали 130 метрів вертикальної скелі, щоб знайти їхню схованку в 2003 році. Омаров назвали Адам та Єва та відправили на програму розведення до зоопарку Мельбурна.
Врятувати тварин від Армагеддону – це одне. Три самки омара відкладають 10 яєць кожні 10 днів і здатні до партеногенезу; їм не потрібен самець для відтворення. Заселення Землі людьми знову — зовсім інша справа. Чи зможемо це зробити? Скільки часу це займе?
Відповідь на це питання — більше ніж пустельний інтерес. Це питання, гідне міжнародної уваги, важливе і актуальне, і займаються ним і в NASA, і піонери переїзду на іншу планету.
Давайте перенесемося на 100 років наперед. Потім справи людства пішли дуже не так, і повстання машин знищило населення Землі — як передбачав Стівен Хокінг у 2014 році. Залишилось лише двоє. І нічого не вдієш: перше покоління буде представлене братами та сестрами.
Зігмунд Фрейд вважав інцест єдиним універсальним людськимтабу поряд із вбивством своїх батьків. Це не лише жахливо, а й небезпечно. Дослідження дітей, народжених у Чехословаччині між 1933 та 1970 роками, показало, що близько 40% тих, чиї батьки були у спорідненості першого ступеня, виявилися інвалідами, а 14% померли.
Рецесивні ризики
Щоб зрозуміти, чому інбридинг настільки небезпечний, нам потрібно трохи ознайомитись із генетикою. Всі ми маємо дві копії кожного гена, по одній від кожного батька. Але деякі варіанти генів не показуються, якщо у вас немає їх двох однакових. Більшість спадкових захворювань викликані цими «рецесивними» варіантами, які прослизнули повз радар еволюції, будучи по суті нешкідливими. За статистикою, у звичайної людини є одна-дві смертельні рецесивні мутації в геномі.
Якщо пара буде у спорідненості, вона виявить відносно швидко. Взяти ахроматопсію, рідкісний рецесивний розлад, що призводить до повної сліпоти кольору. Дослідження показали, що у 1 із 33 000 американців воно проявляється, і 1 із 100 його переносить. Якщо один із наших постапокаліптичних людей, що вижили, буде таким, шанс один до чотирьох, що у його дитини буде копія. Поки що не страшно. Після одного покоління інцесту ризик збільшується — шанс один до чотирьох, що діти мають дві копії. Шанс 1 до 16, що перший онук початкової пари матиме це захворювання.
Такою була доля мешканців Пінгелапа, ізольованого атолу у західній частині Тихого океану. Все його населення походить від 20 тайфунів, які пережили острів у 18 столітті, включаючи носія ахроматопсії. При такому невеликому генетичному кулі сьогодні одна десята частина населення острова страждає на колірну сліпоту.
Навіть маючи на увазі ці страшні ризики, якщо ті, що вижили, залишать достатньо дітей, високі шанси, щодеякі з них будуть здорові. Але що буде, якщо інбридинг триватиме сотні років? Зовсім не потрібно застрягати на острові, щоб дізнатися, бо є одне суспільство, яке просто не може отримати достатньо близьких родичів: європейських монархів. І після дев'яти поколінь стратегічних шлюбів між двоюрідними братами, сестрами, дядьками та племінницями, за 200 років іспанські Габсбурги природно проводять такий експеримент.
Карл II був найвідомішою жертвою сім'ї. Народившись із цілим набором фізичних та розумових недоліків, монарх навчився ходити лише до восьми років. У дорослому віці його безплідність означало зникнення цілої династії.
2009 року група іспанських учених з'ясувала чому. Предки Карла так заплуталися, що його «коефіцієнт інбридингу» — цифра, що відбиває пропорцію успадкованих генів, які були ідентичні в обох батьків — була вищою, ніж якби народився близнюків.
Той самий захід використовується екологами, щоб оцінити генетичні ризики, з якими стикаються види, що зникають. «При невеликих розмірах населення, рано чи пізно всі будуть у спорідненості, і в міру збільшення зв'язаності ефекти інбридингу виявляються все сильнішими», — пояснює Брюс Робертсон з Університету Отаго. Він вивчає новозеландських гігантів, папуг, що не літають, на ім'я какапо, яких залишилося всього 125 на планеті.
Особливе занепокоєння викликають наслідки інбридингу якість сперми, вони збільшують пропорції безплідних сперматозоїдів з 10% до 40%. Це приклад депресії інбридингу, каже Робертсон, спричинена впливом рецесивних генетичних дефектів у популяції. Незважаючи на велику кількість їжі і захист від хижаків, какапо можуть не впоратися.
Імунна суміш
Зниклі види можуть бутисхильні і до довгострокових ризиків. Хоча вони можуть бути добре пристосовані до навколишнього середовища, саме генетична різноманітність дозволяє видам прокладати шлях через майбутні проблеми. Особливо це важливо для імунітету. «Саме це, напевно, найбільше закликає до різноманітності, навіть до людей. Ми вибираємо партнерів із зовсім іншою імунною композицією, тому наші нащадки мають широкий масив імунного захисту», — каже доктор Філіп Стівенс з Університету Дарема. Колись у нашому еволюційному минулому саме спарювання з неандертальцями могло дати нашій імунній системі генетичний поштовх.
Навіть якщо наш вид зможе через це пройти, він стане невпізнанним. Коли невеликі групи людей залишаються ізольованими надто довго, вони стають уразливими до ефекту засновника, внаслідок якого втрата генетичного розмаїття посилює генетичні дива популяції. Нові люди не тільки будуть на вигляд та на слух іншими – це може бути зовсім новий вигляд.
Скільки ж розмаїття потрібно? Суперечки на цю тему сягають корінням у 80-ті роки, каже Стівенс, коли австралійський учений запропонував універсальне правило великого пальця. "По суті, необхідно 50 племінних особин, щоб уникнути депресії інбридингу, і 500, щоб адаптуватися", каже він. Це правило використовується і сьогодні — хоча це число й було збільшено до 5000, щоб врахувати випадкові втрати генів під час передачі з покоління до покоління — для інформування Червоної книги МСОП, яка збирає каталог видів під загрозою зникнення.
Усе це призводить до перегляду політики збереження видів, до приділення уваги «вимираючим» видам, тобто тим, які більшою мірою перебувають під загрозою зникнення. «Це збереження оформлене в контексті сортування - ви просіюєте загрози тазапитуєте, чи є шанс їх врятувати. Іншими словами, за його допомогою ви можете сказати «гаразд, чи можемо ми забути про вигляд»?
І все ж, один учений влучно зауважив, що ми є живим доказом властивих цій концепції недоліків. За даними анатомічних та археологічних свідчень, наші предки не змогли виконати наші власні популяційні завдання, і близько 1000 індивідів існувало протягом мільйона років. І десь 50 000-100 000 років тому ми вийшли на інший рівень, коли наші предки мігрували з Африки. Як і слід було очікувати, ми залишилися з надзвичайно низькою генетичною різноманітністю. Дослідження генетичних відмінностей між сусідніми групами шимпанзе від 2012 року виявило більше різноманітності в одній групі, ніж серед усіх семи мільярдів людей, які сьогодні живуть.
То що щодо останнього чоловіка та останньої жінки? Важко сказати з певною часткою впевненості, але Стівенс дивиться з оптимізмом. «Докази короткострокових ефектів низького генетичного розмаїття дуже сильні, але всі ці речі суто ймовірнісні. Є багато історій про неймовірні подорожі з кінця світу — все можливо».
Поки апокаліпсис не похитнув основи сучасної цивілізації, людство може виправитися напрочуд швидко. На рубежі 20 століття північно-американське суспільство гуттеритів - досить інбредних, до речі - досягло найвищого рівня зростання населення за весь час, подвоюючи кожні 17 років. А якби кожна жінка народжувала по вісім дітей, ми б прийшли до семимільярдного населення і сучасної кризи перенаселення всього за 556 років.