Методи вивчення походження людини
Різні етапи еволюції людини вимагають і різних підходів до їх вивчення. Походження приматів і їх адаптивна радіація – чисто біологічна еволюція. Її вивчають у першу чергу методами палеонтології та порівняльної морфології. Так як виникнення роду Homo супроводжується появою елементів матеріальної культури, а до дії елементарних еволюційних факторів підключається дію соціального чинника, цей етап антропогенезу вивчають також методами археології. У подальшій еволюції роду Homo домінують соціальні фактори, тому методологічні підходи до вивчення різних етапів антропогенезу різні.
Вивчення перших етапів еволюції людини стикається з необхідністю датування палеонтологічного матеріалу і елементів матеріальної культури. Для визначення абсолютного віку викопних останків людини і її предків широко використовують фізичні методи, зокрема, радіометричні. За допомогою мас-спектрометрії визначають ізотопний склад досліджуваного об’єкта і за співвідношенням елементів з урахуванням періоду напіврозпаду входять до його складу радіоактивних ізотопів виявляють вік зразка. Викопний кістковий матеріал містить у своєму складі мінеральні компоненти і білок колаген, що руйнується надзвичайно повільно. На цьому заснований колагеновий метод абсолютної датування викопних решток: чим менше колагену міститься у зразку, тим більше велика його старовину.
В антропології при вивченні походження й еволюції людини широко застосовують також методи імунології, біохімії, молекулярної біології і цитогенетики. У зв’язку з величезною важливістю цих методів зупинимося на них докладніше. Для визначення прямої спорідненості організмів один з одним використовують імунологічний метод, заснований на вивченні імунних реакцій антиген-антитіло. Його можна застосовувати для вивчення ступеня споріднення не тільки сучасної людини з людиноподібними мавпами, але й нині живучих видів з копалинами. Для цього слідові кількості білка, витягнуті з кісток викопних форм, використовують для отримання антитіл, які і застосовують в імунних реакціях з білками сучасних видів. Із сучасних людиноподібних мавп до людини імунологічно найбільш близький шимпанзе, найбільш далеко від людини відстоїть орангутан.
Імунологічним методом було виявлено, що білки Рамапо-тека, людиноподібної мавпи Південної Азії (абсолютний вік 13 млн років), більш схожі з білками орангутана, ніж людини і шимпанзе. Ці дані разом із результатами морфологічних і палеонтологічних зіставлень змусили відмовитися від уявлення про те, що рамапітек є прямим предком людини, і пов’язати його з еволюційної лінією орангутана. З цього випливає, що поділ людської лінії еволюції з африканськими людиноподібними мавпами відбулося значно пізніше, ніж 13 млн років тому.
Біохімічним методом визначають амінокислотний склад білків, наприклад, гемоглобіну, у організмів, що знаходяться в різній ступеня споріднення один з одним. Природно, що у близькоспоріднених організмів гомологічні білки мають більшу схожість в амінокислотних послідовностях, ніж у організмів, що знаходяться в більш віддаленому спорідненні (рис. 15.2).
Молекулярно-біологічний метод заснований на зіставленні нуклеотиднихпослідовностей молекул ДНК організмів різного ступеня спорідненості. Міра подібності двох таксонів відповідає міру їх спорідненості. Тому організми, що мали спільного предка в недалекому минулому, будуть більш подібними один з одним, ніж мали його дуже давно. В антропології частіше використовують мітохондріальну, а не ядерну ДНК, оскільки вона присутня в клітинах у великій кількості копій і деяке її кількість майже завжди можна виявити в викопному матеріалі. Секвенування і порівняння в процесі гібридизації молекул ДНК різних видів сучасних приматів, людини і копалин предкової форм дає можливість визначити ступінь їх спорідненості і приблизний час розбіжності відповідних філогенетичних гілок. Природно, що оцінювати ступінь спорідненості і давність походження можна лише з накопичення нейтральних і корисних мутацій (змін до нуклеотидних послідовності) в геномі, так як шкідливі мутації швидко елімінуються з генофондів.
Розрахунки показують, що при нейтральності мутацій швидкість їх накопичення постійна тільки при вимірюванні часу в числі поколінь, а не в роках. Так як тривалість життя поколінь у різних видів різна, то і швидкості накопичення відмінностей нуклеотидних послідовностей будуть більш великі у короткоживучих видів у порівнянні з довгоживучими. Крім того, фактична швидкість еволюції може значно варіювати в різні часові інтервали в різних групах і за різними ознаками. У визначенні застосовності методів молекулярної біології має значення можливість виникнення конвергентного подібності молекул, причому ймовірність його підвищується зі збільшенням досліджуваних тимчасових інтервалів. Еволюція генів і білків часто може випереджати реальне розбіжність популяцій, в першу чергу за рахунок адаптивного генетичного поліморфізму. Однак молекулярно-біологічні методи застосовні для оцінки спорідненості і часу дивергенції як приблизних “молекулярних годин” при порівнянні середніх швидкостей замін нуклеотидів в ДНК в цілому і амінокислот у багатьох білках за тривалі проміжки часу. Гібридизація ДНК людини і шимпанзе показала, що момент дивергенції їх еволюційних гілок настав 6,5-7 млн років тому (рис. 15.3).
Біомолекулярний підхід – лише один з шляхів визначення еволюційних відстаней, який працює поряд з класичними методами палеонтології та антропології, причому в результатах при цьому можливі серйозні розбіжності. Так, при вивченні скелета людини, виявленого на території Еквадору, за даними радіовуглецевого і амінокислотного аналізу його вік оцінений в 28 тис. Років. При використанні ж генового аналізу вік того ж скелета виявився не більше ніж 2,5 тис. Років.
Однак між еволюцією структури генома у вигляді накопичення генних мутацій і морфофизиологической еволюцією часто немає прямої залежності (рис. 15.4). Це може бути пов’язано з тим, що у формуванні практично всіх складних фенотипічних ознак беруть участь різні генні системи. Таким чином, швидкість еволюції білків у двох різних споріднених видів може бути однакова, а швидкість еволюції в цілому, оцінена по комплексу фенотипічних ознак, при цьому виявляється різною. Порівняння амінокислотних послідовностей білків шимпанзе і людини привело до висновку, що близько 99% їх білків абсолютно ідентичні. З цього випливає, що і структурні гени людини і шимпанзе подібні найбільшою мірою. З чим же пов’язані такі значні морфофізіоло-ня відмінності обох видів? Можна припускати, що це залежить від різного розподілу білків в клітинах організму в процесі розвитку, що, в свою чергу, визначається відмінностями програми зчитування схожої спадкової інформації в часі і просторі.
Цікаво, що внаслідок вирожденність генетичного коду білки у споріднених організмів можуть нерідко відрізнятися навіть менше, ніж ДНК.
Оскільки вивчення хромосомного матеріалу можливо тільки у сьогодення організмів, застосування цитогенной-тичного методу обмежено сучасною людиною і людиноподібними мавпами.
(2 votes, average: 3.50 out of 5)