Чи зможуть дві людини заново населити землю
Переклад статті з BBC. Оригінал
P.S. У статті повно термінів, які я могла неправильно інтерпретувати – якщо ви знайдете помилки, пишіть.
P.P.S. Стаття сама по собі трохи особлива, але дані в ній дуже цікаві.
Остання людина Землі - досить поширений сюжет у художній літературі. Але що, якби це справді сталося? Скільки б знадобилося людей, щоб урятувати наш біологічний вид?
На космічному кораблі прилетіли інопланетяни-хижаки. Через 2 роки усі були мертві. Майже все.
Малий острівець Ball's Pyramid в 600 км від Австралії на півдні Тихого океану піднімається з безодні морської, як уламок скла. І ось вони - на півдорозі над водою його краю з прямовисними скелями, прикриті веретеноподібними кущами - останні, що вижили. Двоє вцілілих і вже через 9 років – 9 000 дітей, онуків та правнуків Адама та Єви.
Ні, це не химерна інтерпретація історії Створення. Щасливою парочкою було 2 Dryococelus australis - дерев'яні лобстери або паличники - розміром з людську руку. Передбачалося, що вони вимерли невдовзі після нашестя чорних щурів у місце проживання на острові Lord Howe в 1918 році, але в результаті 83 роки їх знайшли на острові Ball's Pyramid. Вигляд завдячує своїм чудовим відродженням групі вчених, які в 2003 році піднялися на стрімку скелю заввишки 500 футів, щоб знайти їхній притулок. Лобстерів назвали Адамом та Євою і послали до Мельбурнського зоопарку для початку програми розведення.
На фотографії – острів Lord Howe (Credit: Getty Images).
Відновитися після Армагеддону комах – це одне. Жіночі особи деревних лобстерів відкладають 10 яєць кожні 10 днів і здатні до партеногенезу.для розмноження їм не обов'язково потрібні чоловічі особини. Наново заселити Землю людьми – зовсім інша справа. Чи змогли б ми це зробити? І скільки б це зайняло часу?
Відповідь на це, зараз, щось більше, ніж просто кумедний привід для розмови в пабі. Починаючи з досліджень NASA про магічну кількість першопрохідників, необхідних, щоб переселитися на іншу планету, закінчуючи обговореннями про збереження видів, що знаходяться під загрозою, це стало справою зростаючої міжнародної важливості та терміновості.
Тому перемотаємо вперед на 100 років. Наміри людства звернулися проти нас і повстання роботів стерло людей з лиця Землі – це доля, яку 2014 року передбачив Стівен Хокінг. Тільки двоє людей вижило. Виходу немає: люди першого покоління доводилося б один одному братами та сестрами.
Зігмунд Фрейд вважав, що інцест був єдиним загальним людським табу поряд із вбивством своїх батьків. Це не просто гидко, це відверто небезпечно. Дослідження дітей, що народилися в Чехословаччині в період з 1933 по 1970 роки, виявило, що майже 40% тих, чиї батьки перебували в першому ступені спорідненості (батьки, діти), мали серйозну інвалідність, а 14% з цих сорока зрештою померли.
Щоб зрозуміти, чому близькоспоріднене розмноження може бути настільки смертоносним, ми маємо переговорити з генетиками. Ми всі несемо дві копії кожного гена по одному від кожного з батьків. Але деякі генні варіації та ефекти не виявляються, поки у вас не буде два абсолютно ідентичні гени. Більшість спадкових хвороб викликані саме цими "рецесивними" варіаціями, які пробираються повз еволюційний радар, тому що самі по собі вони нешкідливі. Насправді в геномі звичайної людини знаходиться від 1 до 2смертельних рецесивних мутацій.
Коли така пара з'являється, до зриву масок залишається недовго. Візьміть ахроматопсію, рідкісний рецесивний розлад, що спричинить абсолютну відсутність колірного зору. Це захворювання зачіпає 1 з 33000 американців і переноситься одним зі 100. Якби в одного з наших пост-апокаліптичних людей, які вижили, була б така генна варіація, то у його дитини був би 1 з 4 шансів також їй мати. Що далі, то краще. Після всього одного покоління "інцесту" ризик злітає - у дитини другої пари тепер є 1 з 4 шансів володітидвомакопіями такої варіації. Це призводить до того, що у онука оригінальної пари буде 1 із 16 шансів мати дане захворювання.
Такою була доля мешканців Pingelap, ізольованого атолу в західній частині моря. Все населення атола є нащадками 20 тих, хто вижив після тайфуну, який буквально змів острів у 18 столітті; один з тих, хто вижив, був носієм ахроматопсії. На сьогоднішній день з таким невеликим генофондом у десятій частині населення острова відсутній колірний зір.
Навіть тримаючи в голові ці неймовірні ризики, якби у тих, хто вижив, було достатньо дітей, є шанс, що хоча б деякі з них народилися б здоровими. Але що станеться, якщо близькоспоріднене розмноження відбуватиметься протягом століть? Виявляється, щоб дізнатися, чи не обов'язково для цього застрягти на острові, бо існувала одна спільнота, яка просто не могла "насититися" своїми близькими родичами: європейське монашество. І через 200 років, після 9 поколінь стратегічних шлюбів між двоюрідними братами, дядьками і племінницями іспанські Габсбурги стали справжнім експериментом того, що з цього виходить.
Карл II був найбільшою жертвою цієї сім'ї. Народжений із литанієюфізичних та ментальних недоліків, король не міг навчитися ходити до восьмирічного віку. А його безпліддя спричинило вимирання цієї династії.
У 2009 році команда іспанських вчених відкрила причину такої нещасної долі. Родовід Карла був настільки заплутаний, що його "коефіцієнт близькоспоріднених зв'язків" - число, що відображає пропорцію наслідуваних ідентичних генів від обох батьків - був вищим, ніж якби він народився від дітей одних батьків.
Той самий принцип застосовується екологами при розрахунку генетичних ризиків видів, що вимирають. "З невеликою кількістю населення рано чи пізно всі особини будуть споріднені, і чим більше така пов'язаність, тим важливіші і сильніші її ефекти," - пояснює доктор Брюс Робертсон з університету Отаго. Він вивчає новозеландських гігантських папуг, що не літають, какапо, яких залишилося всього 125 на планеті.
Особливу заклопотаність викликають ефекти від близьких споріднених на якість сперми, рахунок яких частка незапліднених яєць якпо збільшилася з 10% до 40%. Це приклад інбредної депресії, каже Робертсон, спричиненою впливом рецесивних генетичних дефектів у популяції. Незважаючи на достатню кількість їжі та захист від хижаків, какапо можуть і не досягти успіху в розмноженні.
Види, що під загрозою зникнення, наражаються і на довгострокові ризики. Хоча вони можуть бути вже адаптовані до середовища, генетичне різноманіття дозволяє еволюціонувати вигляду для зіткнення з випробуваннями в майбутньому. Немає нічого важливішого за імунітет. "Ця властивість, де більшість видів намагається розвинути найбільшу варіативність, те саме стосується людей. Ми вибираємо партнерів з дуже відмінною імунною складовою, щоб наш син мав різноманітний масив імунних замків," - говоритьдоктор Філіп Стівенс з університету Дюрема. Звертаючись до нашого еволюційного минулого, вважається, що спарювання з неандертальцями могло дати нашим імунним системам генетичне прискорення.
Навіть якщо нашому виду вдасться заново населити планету, він стане невпізнанним. Коли невеликі групи індивідів залишаються в ізоляції занадто довго, вони стають сприйнятливими до ефекту засновника, рахунок якого брак генетичного розмаїття посилює генетичні дефекти. Нові люди не тільки виглядали б і звучали інакше, вони могли б стати абсолютно іншим виглядом.
Тож скільки розмаїття нам потрібно? Ця суперечка бере початок у 80-х роках, каже Стівенс, коли австралійський учений запропонував теорію загального "правила великого пальця". "В основному необхідно 50 індивідів, здатних до розмноження, щоб уникнути інбредної депресії, і 500, щоб пристосуватися," - говорить він. Це правило використовується і до цього дня, щоб знати, які дані передавати до Червоної книги (хоча числа збільшили до 500/5000 відповідно, виходячи з можливих випадкових втрат, коли гени передаються від одного покоління до іншого).
Але перш, ніж ви скинете нашу пару з рахунків, як зауважив один учений, ми – живий доказ невід'ємних недоліків цієї концепції. За даними анатомічних і археологічних свідчень, наші предки не змогли б досягти розміру нашої популяції, якби почали з 1000 існуючих індивідів протягом майже мільйона років. Потім між 50 000 і 100 000 років тому ми зіткнулися з ще однією серйозною плямою, оскільки наші предки мігрували з Африки. Як ви могли б припустити, нас залишили з напрочуд низьким рівнем генетичного розмаїття. Дослідження 2012 року виявило, що між сусідніми групами шимпанзе набагатобільше різниці в генах, ніж серед усіх 7 млрд людей, що живуть досі.
То що там із останніми чоловіком та жінкою? Неможливо сказати з упевненістю, хоча Стівенс зберігає оптимізм. "Свідчення короткострокових ефектів від низької генетичної різноманітності практично незаперечні, однак і в цьому залишається поле для ймовірностей. Існують історії про неймовірні подорожі "з дна" - все можливо".
Допоки апокаліпсис не зруйнував основи сучасної цивілізації, людство зможе швидко дати відсіч. На початку 20 століття, співтовариство Гуттеритів Північної Америки, у якому, між іншим, присутня безліч близьких споріднених зв'язків, досягло найвищого рівня зростання популяції колись чи зареєстрованого - вони подвоювали свою чисельність кожні 17 років.
Це жорсткий запит, але якби кожна жінка мала 8 дітей, ми б відновили кількість населення в 7 млрд осіб і досягли б кризи перенаселення всього через 556 років.