Кошки, гены и эволюция - Павел Михайлович Бородин

Наука о родстве

Отношения родства, то есть того, кто кем кому приходится, причисляются к категории самых важных, не побоимся этого слова, экзистенциальных вопросов нашей жизни. Они в решающей степени определяют наши эмоциональные, легальные, финансовые и прочие отношения с другими людьми. Парадоксально, но при всей важности этих отношений они определяются на основе наших слов. То есть, конечно, супружество, отцовство и братство-сестринство определяется записями в нотариальных документах. На основании чего? На основании других нотариальных документов. А те на чем основываются? На наших словах.

– А что, Родион Иванович, согласен ли ты взять Сонечку в жены?

– Согласен.

– А ты, Сонечка, ты абсолютно уверена, что Родион Иванович будет тебе нормальным мужем?

– Уверена.

Всё. Вас тут же нарекают мужем и женой. И немедленно у вас появляется куча родственников – тещ, шуринов и прочих свояков. Рождается ребенок. А отец кто? А вы и отец, Родион Иванович! Это почему это? Потому что в роддоме сказали, что это ребенок вашей жены, а как вы ей муж, то, стало быть, вы этому ребенку отец, а он вам сын. И если ваша жена потом еще родит ребенка женского пола, то вам ее запишут дочерью, сын ваш обретет сестру, а его будущая жена – будущую золовку.

Потом на основе этих данных вам нарисуют родословную, где Авраам родил Исаака; Исаак родил Иакова; Иаков родил Иуду и братьев его; Иуда родил Фареса и Зару от Фамари; Фарес родил Есрома; Есром родил Арама…

У котов родословные рисуют примерно так же. Со слов котовладельцев о том, кого с кем случали, и документов слученных котов, составленных на тех же хлипких основаниях. Нас же интересуют гораздо более глубокие родословные, не родство котов внутри породы, а родство между котами и, например, тиграми. Или вообще между нами и нашими котами. Тут нам никакие родословные книги не помогут. Придется идти к генетикам. Они уж точно знают, кто кому и какой родственник. Их данные даже в судах признают, как самые главные доказательства.

У генетиков к сегодняшнему дню собрались гигантские базы данных о последовательностях ДНК практически всего, что движется. Один только проект “Дарвиновское древо жизни” (а он не один такой) собрал, прочитал (определил последовательности ДНК) и аннотировал полные геномы 70 тысяч видов[79]. На основе этих данных генетики и определяют родство между видами.

Отобранные последовательности выравнивают: совпадающие группы нуклеотидов размещают один под другим (в одной колонке), а разрывы, обусловленные делециями, дупликациями или инсерциями, обозначают пробелами. Такие выровненные последовательности сравнивают друг с другом, заполняют матрицы различий между ними, а затем на основе этих матриц строят филогенетические диаграммы в форме дерева (древа). При этом они исходят из простого и логичного допущения, что чем раньше разошлись эволюционные пути видов, тем больше мутационных замен накопили их геномы. Чем больше различий между последовательностями двух видов, тем древнее их последний общий предок, тем ближе к основанию древа мы помещаем расходящиеся ветви этих групп видов.

Это, конечно, сильно упрощенная схема того, как строят филогенетические деревья. Это только один из методов, не самый надежный, зато самый понятный. Есть множество других методов. Однако у каждого из них есть множество проблем и подводных камней.

Разные последовательности часто дают разные деревья. Даже по одной и той же последовательности можно построить несколько разных деревьев. Сейчас разработаны и продолжают разрабатываться сложные биоинформатические подходы и вычислительные методы, которые позволяют оценивать надежность деревьев, их устойчивость к добавлению или изъятию отдельных видов193.

Отдельная проблема – это калибровка времен дивергенции. В большинстве случаев она базируется на биогеографических и палеонтологических данных.

Биогеография работает следующим образом. Мы знаем, когда Южная Америка и Африка в составе Гондваны отделились от Лавразии – 100 миллионов лет назад. Значит, мы можем уверенно утверждать, что линия эндемиков Южной Америки – неполнозубых – отделилась от линии жителей Лавразии (то есть всех плацентарных, кроме афротериев) не позже момента раскола этих континентов194.

Палеонтологическая летопись показывает, когда, в какой геологический период в ней появились остатки первых хищных млекопитающих. Используя современные методы геохронологии, мы иногда можем достаточно точно датировать эти остатки195. Мы знаем, что кошки и собаки – это современные потомки общего предка хищных. На основе этих знаний мы можем определить среднее число замен нуклеотидов в гомологичных последовательностях, отличающих неполнозубых от, например, хищных или кошек от, например, собак. Поделив половинное число замен (они ведь происходили независимо в обеих линиях) на палеонтологический возраст общего предка, мы получаем среднюю скорость фиксации замен на миллион лет.

Предполагая, что эта скорость постоянна, мы можем рассчитать времена расхождения и других таксонов, более низких и высоких. С известной (а вернее, с неизвестной) степенью уверенности. Сейчас, с развитием методов палеогенетики, мы можем получать относительно прямые и относительно точные оценки скорости фиксации замен, сравнивая гомологичные последовательности нуклеотидов современных организмов и их ископаемых предков. Эти оценки достаточно надежны для тех видов и тех временных окон, на которых они получены. Однако валидность их аппроксимации на другие виды и другие окна предстоит доказывать.

Имея в виду все эти сложности, мы просим вас относиться с легким скепсисом к абсолютным оценкам времени ветвления филогенетического древа кошек (в миллионах лет), которое мы будем описывать дальше. Однако относительные оценки времени расхождения генеалогических линий (кто разошелся раньше, а кто позже, кто более далекая родня, а кто более близкая) можно воспринимать с достаточной уверенностью.

Теперь, вооруженные теорией и предупрежденные о возможных ее ошибках, давайте рассмотрим филогенетическое древо плацентарных млекопитающих (рис. 12–1), построенное на основе сравнительного анализа их ДНК, и попробуем найти на нем нашего общего с котами предка.

Рис. 12–1. Филогенетическое древо плацентарных млекопитающих196.

Бореоэутерии и последний общий предок человека и кота

Наш последний общий предок жил около 100 миллионов лет назад на северном суперконтиненте, который образовался после того, как от Пангеи откололась Гондвана. В Гондване остались предки афротериев (слонов, дюгоней, трубкозубов и слоновых же землероек) и неполнозубых обитателей Южной Америки (ленивцев, броненосцев и муравьедов). На северном суперконтиненте жили северные звери – бореоэутерии, предки всех остальных млекопитающих, и среди них около 100 миллионов лет назад жил наш последний общий с кошками предок.

Поскольку мы все – потомки тех бореоэутериев, то мы с полным правом и сами можем считаться бореоэутериями. Название красивое. Люди обычно обижаются, когда их называют животными или зверями, не говоря уж про обезьян. Хотя, конечно, мы – и те,