Генетика на завтрак (Научные лайфхаки для повседневной жизни)

Болтаем с Чингисханом за чашечкой кофе
В детстве семейные торжества казались мне довольно скучными. Пить кофе мне было еще рано, сплетни из детского сада меня тоже не волновали. К тому же у моих тетушек была собака, которая, по крайней мере так мне казалось с позиции маленького ребенка, покушалась на мою жизнь. Зато у моих тетушек было спутниковое телевидение. Дома у меня его не было, и мне доставляло огромное удовольствие, переключая каналы, выискивать и соединять друг с другом абсурдные фрагменты предложений. В целом семейные торжества были довольно сносными, так как мои родные — действительно милые люди. Во всяком случае, те, с кем я знаком. Ну, а что насчет тех, кого я никогда не встречал? Вы знаете, кем были ваши прадедушка с прабабушкой?
Представьте себе, что вы держите за руку своего отца. Он, в свою очередь, держит за руку своего отца, тот своего и так далее. По статистике, всего лишь через 50 метров этой большой цепи отцов с вероятностью 1:200 будет стоять человек, имя которого едва ли является для вас незнакомым: Чингисхан. Монгольский завоеватель, вне всяких сомнений, мог бы рассказать гораздо более интересные сплетни, нежели мои тетушки. И для этого ему не понадобилось бы спутниковое телевидение. Чингисхан не был тем парнем, кто навечно застревает во френдзоне. Иначе миллионы его потомков было бы не так-то просто объяснить. У него были сотни детей, в свою очередь породивших на свет еще сотни детей. Вероятно, он потому и занимался грабежами, носясь по всей Азии, чтобы быть в состоянии выплачивать все свои алименты.
Знанием о распространенности гена Чингисхана мы обязаны исследованию Y-хромосом, проведенному в 2003 году [2]. Y-хромосомы являются частью нашей генетической информации и определяют мужской пол.
Y-хромосомы передаются от отца к сыну, не подвергаясь существенным изменениям, и дают возможность проследить отцовскую линию родословной.
Откуда взялось такое огромное количество потомков, можно догадаться благодаря одной спорной цитате, авторство которой иногда приписывают Чингисхану: «Величайшая радость для мужчины — это побеждать врагов, гнать их перед собой, отбирать у них все, чем они владеют, видеть их близких в слезах, седлать их лошадей и сжимать в объятиях их жен и дочерей». Сомневаюсь, что ему было достаточно только лишь сжимать жен и дочерей в объятиях.
Восемь процентов всех мужчин Азии имеют связь с родом Чингисхана, судя по их У-хромосомам.
Чингисхана не считают классическим героем, да и сотня детей не появится в результате любовных приключений в путешествии по случаю окончания средней школы. Его потомки также не ленились размножаться, что объясняется тем, что мужчины, имевшие власть, могли обладать несколькими женщинами и в покоренных землях вели себя совсем не по-джентльменски.
Y-хромосомы 8 % всех мужчин в большом регионе Азии позволяют отследить связь с родом Чингисхана.
Не спорю, если в вашей внешности отсутствуют хотя бы мало-мальски азиатские черты, то шансы оказаться носителем генов завоевателя у вас крайне малы. Однако, согласно чистым расчетам, потомки Чингисхана на 2003 год составили гордые 0,5 % от всего мужского населения земного шара.
Молекулы и метеориты
Давайте продвинемся еще дальше в прошлое по нашей цепи отцов. Намного дальше. Теоретически ее можно продолжить до самой первой в мире формы жизни. И все же на практике эта попытка обречена на неудачу, поскольку для некоторого количества индивидов, число которых примерно равно населению Пакистана, цепь прервется. Чертовски сложно пожать друг другу руки, если вместо них плавники. И вообще, вам когда-либо доводилось наблюдать, как две рыбы держатся за руки? Для этого им просто не хватает чувства романтики. Если проигнорировать эту проблему и расставить остальных предков, подобно пожилым супругам — молча рядом друг с другом, фактически цепь закончится где-то на нашем первом общем предке. Этот одноклеточный Адам, живший около четырех миллиардов лет назад, стал переходным этапом от химии к биологии. В английском языке он получил название LUCA — the Last Universal Common Ancestor, — или Лука, последний универсальный общий предок. Как выглядел Лука, какие имел увлечения, никто точно не знает. В ту пору некому было его об этом расспросить.
Никто даже не поинтересовался, хотел ли Лука вообще появляться на свет. Это решение уже принял за него углерод, совершенно беззастенчиво образующий множественные связи одновременно и составляющий основную структуру жизни.
Этот элемент прошел долгий путь. Он выкован внутри массивных звезд и образует практически все, ради чего стоит жить в этом мире: уголь для барбекю, алмазы и саму жизнь.
Белки, жиры, углеводы и многие другие вещества, плавающие в наших клетках, получили углерод в качестве своей основной структуры. Это связано с тем, что углерод является мастером образования длинных цепей и соединений с другими элементами. Эти соединения даже имеют совершенную силу. Они достаточно крепкие, чтобы спонтанно не распадаться во время посещения сауны, но вместе с тем остаются настолько хрупкими, что их можно разорвать, так что съеденный на обед кремовый торт не отправится в унитаз непереваренным.
Однако наиболее важным свойством углерода является разнообразие химических структур, которые могут образовать элемент. Фактически углерод может формировать больше структур, чем все другие элементы периодической таблицы, вместе взятые. Это полезно, если собираешься смастерить что-то настолько же сложное, как жизнь. Чтобы из углерода смогло сформироваться живое существо, он должен сначала образовать органические соединения.
Как они появились, мы узнали еще в 1950-е годы благодаря ученым Стэнли Миллеру и Гарольду Клейтону Ури [3]. Два исследователя смоделировали в стеклянной колбе такую атмосферу, какая должна была преобладать на ранней Земле: вода, метан (углерод), водород и аммиак. Настолько суровые условия сегодня, пожалуй, можно встретить лишь в спортивных раздевалках да внутри кроссовок. Эти господа спровоцировали такое смешение электрических разрядов, чтобы смоделировать грозовые молнии, часто возникавшие в молодой атмосфере. На дне колбы находился искусственно созданный праокеан, довольно громкое название для лужицы воды. Фактически эксперимент стал давать интересные результаты, когда первичная атмосфера в течение нескольких дней подвергалась воздействию электрических разрядов. Жидкость начала приобретать розовую окраску, и, когда ученые исследовали ее, они обнаружили нечто удивительное: в первичной атмосфере благодаря грозовым разрядам спонтанно образовались органические молекулы, среди которых оказались сахара, жирные кислоты и аминокислоты. В процессе дальнейших экспериментов с изменением атмосферных условий были воссозданы и другие составные компоненты жизни, включая структурные элементы генетической информации. Так что в следующий раз, спускаясь в метро и ощущая в носу отчетливый запах метана [3], вы должны испытывать благодарность, ведь без него не было бы ни вас, ни метро.
Быть может, Лука кроме розовой протоплазмы получил также помощь от далеких звезд. В нашей Солнечной системе существует множество областей, где преобладают условия, при которых могут создаваться органические молекулы. Поэтому метеориты часто бывают переполнены строительными кирпичиками жизни, хотя сами по себе являются стерильными каменными глыбами. В метеорите Мерчисона весом более 100 фунтов, который упал в Австралии в 1969 году, было обнаружено 70 различных типов аминокислот, многие из которых известны благодаря современным живым существам.
Метеориты, которые в период формирования Солнечной системы стремительно проносились сквозь древние пылевые облака, при этом могли собирать органические вещества.