Около 930 тыс. лет назад произошла величайшая катастрофа в истории человечества

ЭкспертИстория

Как человечество чуть не погибло

Около 930 тыс. лет назад произошла величайшая катастрофа в истории человечества, о которой мы до сентября 2023 года ничего не знали

Андрей Константинов, Виталий Лейбин

Так представляли неандертальцев сразу после находки костей древних людей в прусском Неандертале в 1857 году. Фото: The Granger Collection

Тридцать первого августа 2023 года в журнале Science вышла статья с интригующим названием «Наши предки почти вымерли?», которая вызвала шквал обсуждений как в научном мире, так и в широкой печати. Исследователи из Китайской академии наук (CAS) И-Сюань Пан и Хайпэн Ли создали математическую модель для анализа тысяч современных геномов и обнаружили существование ранее неизвестного узкого места, «бутылочного горлышка», в древнейшей истории человечества.

Согласно результатам их исследования, около 930 тыс. лет назад за очень короткий срок число наших предков, участвующих в размножении, сократилось со 100 тыс. до всего 1300 человек — на 99%. Это уже были, очевидно, настоящие люди вида Homo erectus (человек прямоходящий), общие предки современных людей, неандертальцев и денисовцев — чуть поменьше нас ростом, но с довольно большим мозгом, создатели развитой каменной культуры. Ими уже были кое-где заселены Европа, Азия и Африка. Получается, что речь идет о нескольких небольших группах в разных частях света, борющихся за существование на грани исчезновения. Эта борьба за выживание продолжалась целую вечность — почти 120 тыс. лет. Лишь 813 тыс. лет назад вновь начался быстрый рост человечества.

Откуда хайп

Данная работа — прекрасный пример того, как работает позитивный хайп, основанный на научном любопытстве вкупе с технологическим прогрессом. Огромный интерес к теме вызван тем, что подобные исследования позволяют людям заглянуть внутрь себя, прикоснуться к тайнам собственного происхождения: для человека нет ничего интереснее людей. «Удивительный и наводящий на философские рассуждения результат опубликован в журнале Science, — комментирует академик Алексей Хохлов. — По современным меркам наших предков в этот период надо было заносить в Красную книгу. Широкий научный взгляд позволяет определить место современного человека в грандиозной игре мироздания и заставляет задуматься о механизмах кризисов и способах выживания в них».

Палеоантропология в последние годы вошла в число наук, которые приносят больше всего интересных новостей. Нобелевская премия Сванте Паабо в прошлом году присуждена как раз за расшифровку геномов древних людей, в том числе за открытие в соавторстве с российскими учеными денисовского человека из знаменитой пещеры на Алтае и доказательство того, что евразийская ветвь человечества имеет гены и родственных видов — неандертальца и денисовца (см. статью «Эволюция человека, квантовая революция и химия по щелчку», «Эксперт» № 41 за 2022 год). Эта премия — признание бурного развития палеоантропологии на основе новейших технологий расшифровки и анализа геномов.

Рядом с философским любопытством к тайнам природы идет желание технологически осваивать открытые учеными механизмы. Очевидно, знания о человеческом геноме и способы его анализа будут иметь продолжение в практических областях, например в медицине.

Реконструкция внешнего вида Homo erectus в Неандертальском музее (Метманн, Германия). Фото: AP Photo/Martin Meissner

Детективная биоинформатика

Материалом для китайских исследователей стали секвенированные геномы 3154 человек из 10 современных африканских популяций и 40 современных популяций в других частях света. Как известно, человеческий генетический материал, состоящих из более чем 3 млрд букв-нуклеотидов, был впервые расшифрован благодаря международному проекту «Геном человека» в 2003 году. С тех пор техники секвенирования, которые включают в себя не только создание все более дешевых дешифровщиков-секвенаторов, но и математические методы, позволяющие собирать книгу генома из разрозненных кусочков, все время совершенствуются, приближая то время, когда геном не человека вообще, а индивидуума, любого из нас, превратится в кладезь информации для персонализированной медицины.

Авторы статьи взяли индивидуальные геномы из доступных баз данных. Сама по себе их доступность не означает, что мы можем их разумно читать и анализировать: слишком большие это «тексты». Но для данной работы требовался не весь геном, а лишь его часть, необходимая для достаточно строгого подсчета того, что ученые называют молекулярными часами. Известно, что чем дальше в эволюции разошлись организмы, тем сильнее различаются их геномы. Следовательно, можно оценить время, требующееся для накопления отличий, и определить, когда жил общий предок двух сравниваемых организмов. Проблема в том, что в разных частях генома молекулярные часы тикают по-разному. Например, небольшая внеядерная ДНК в митохондриях (энергетических органеллах клеток) меняется быстрее, чем ядерная. Но и внутри ядра есть очень консервативные гены, которые трансформируются медленно (потому что эти гены очень нужны и их поломка фатальна), а есть относительно бессмысленные и нейтральные участки, где часы работают гладко, без скачков, связанных с эволюцией важных генов.

Прежде чем замахнуться на загадку происхождения жизни, авторы статьи более десяти лет работали с моделями гораздо более скромных геномов мушек-дрозофил, совершенствуя метод.

Стремясь сократить затраты на вычисления и уменьшить количество ошибок, возникающих при переводе молекулярных часов в далекое прошлое, И-Сюань Пан и Хайпэн Ли выбрали большое, но все же ограниченное число участков человеческого генома для анализа так, чтобы снизить влияние консервативных генов на скорость часов.

Не только время, но и размер популяций в разные периоды определяет, сколько изменений накопится в генах. Если на протяжении ста тысяч лет мутации в нейтральных частях генома почти не набирались ни в каких популяциях, значит, в это время жило очень мало людей — неоткуда было взять разнообразие, все были родственники.

Понятно, что полученный результат не фиксация факта, а модель. Поэтому некоторые комментаторы настроены скептически. Так, компьютерный биолог из германского Института эволюционной антропологии Макса Планка Джанет Келсо утверждает, что генетический сигнал о «бутылочном горлышке» силен только у современных африканских племен, а не у людей с других континентов. А это позволяет предположить, что демографическая катастрофа затронула лишь некоторые популяции предков современного человека. Келсо называет выводы китайских ученых интригующими, однако заявляет, что их «вероятно, следует воспринимать с некоторой осторожностью и продолжать исследование темы».

Тем не менее выводы авторов статьи согласуются с более ранними догадками. Несколько десятилетий назад антропологи выяснили, что человеческая популяция генетически очень однородна в сравнении с другими видами животных, в том числе обезьян, и подозревали, что это произошло из-за того, что наши предки столкнулись с демографическим кризисом. Эволюционный генетик из Принстона Джошуа Экей, очевидно, имеет в виду именно это, когда говорит, что работа «заполняет еще несколько частей головоломки эволюционной истории человека».

Вообще, современные представления об эволюции описывают ее скорее как цепь резких скачков, а не как равномерное длительное накопление мутаций. Более века назад биологи начали изучать процессы возникновения новых видов, появляющихся прямо на наших глазах. Особенно хорошо это видно на популяциях, которые в результате изменения условий существования или изоляции как раз проходят через «бутылочное горлышко», и новые признаки, которые могли бы затеряться в генетическом разнообразии множества особей, становятся доминирующими. Некоторые из них как раз и помогают приспособиться к непривычным условиям и пережить сложные времена.

Доктор Ли и его коллеги обратили внимание на тот факт, что современные люди отделились от других человеческих видов как раз после описанной ими демографической катастрофы. Кроме того, некоторые радикальные отличия генома современных людей от их древнейших предков хорошо известны. Так, обезьяны, в том числе человекообразные, имеют 24 пары хромосом, а у людей их всего 23. Слияние двух хромосом было одним из генетических последствий эволюционного скачка, наиболее вероятного в момент катастрофы. «Все люди с 24 парами хромосом вымерли, и только небольшая изолированная популяция с 23 парами, к счастью, выжила и передала эту особенность дальше», — рассуждает соавтор статьи Цзыцянь Хао. Обычно хромосомные мутации летальны или приводят к сильнейшим генетическим дефектам, но в данном редчайшем случае слияние способствовало эволюционному скачку.

К концу кризиса из давно существующих эректусов, людей прямоходящих, выделился новый, очень прогрессивный вид — человек гейдельбергский, от которого происходят все три популяции людей разумных: сапиенсы, денисовцы и неандертальцы. Важнейшим событием видообразования гейдельбергского человека, судя по всему, и стало слияние двух хромосом. Скачок сделала и культура: люди освоили огонь и стали готовить на нем пищу, получая таким образом гораздо больше калорий.

Этому черепу Homo georgicus, найденному в Грузии, 1,8 млн лет. Фото: AP Photo/Michael Probst

Что все же произошло и как мы выжили

Выводы авторов статьи можно объяснить данными исторической климатологии. Описанная учеными демографическая катастрофа совпала с серьезным похолоданием на планете, которое называют переходом к среднему плейстоцену, и с существенным хронологическим разрывом в летописи окаменелостей Африки и Евразии — палеоантропологи находят очень мало человеческих останков и орудий в слоях, относящихся к этому периоду. Возможно, именно холод подстегнул эволюцию и помог выйти из пике: популяции наших предков уменьшились, и редкие носители необычного генома из 23 хромосом почему-то обладали лучшей выживаемостью.

Как бы то ни было, крошечное человечество просуществовало целых 117 тыс. лет, примерно от 930 до 813 тыс. лет назад. Впрочем, нельзя сказать, что планета обезлюдела: на Земле тогда жили хомо и других видов, прежде всего первыми расселившиеся из Африки эректусы и разные их потомки с небольшим мозгом. Что было в этот период с ними, мы не знаем, но кризис они пережили, а вымерли позже.

Палеоантропологи уверены, что демографических катастроф, когда человечество оказывалось на грани вымирания, было несколько. Одна из них, как предполагают некоторые ученые, наступила около 1,2 млн лет назад, тогда число размножающихся особей в популяции наших предков составляло всего 18,5 тыс. Это тоже связывают с экстремальным похолоданием длительностью в несколько десятков тысяч лет — по недавно полученным данным, Европа тогда опустела.

Согласно другой известной теории, человечество прошло через «бутылочное горлышко» 75 тыс. лет назад из-за извержения вулкана Тоба (и последовавшего за этим экстремального похолодания), когда репродуктивная популяция внеафриканских сапиенсов сократилась до пары тысяч человек. Известно, что население Африки отличается гораздо большим генетическим разнообразием, чем остальные расы.

Насколько был велик риск вымирания, когда предков современных людей осталось всего 1280 (по данным модели из статьи, речь идет не о тотальной численности, а о количестве особей, внесших свой вклад в геном будущих поколений, то есть эта цифра не включает детей, стариков и тех, кто по каким-то причинам не оставил потомства)?

К 1940 году популяция амурских тигров сократилась до 40 особей, в то время как в XIX веке охотники ежегодно убивали до сотни животных. По данным переписи 2015 года, на Дальнем Востоке обитает всего 523–540 тигров, и считается, что риск их вымирания уже не слишком высок. Но у тигра нет естественных врагов, кроме человека, — пока охота запрещена, численность популяции зависит лишь от площадей лесов и доступности добычи. Краснохохлых колобусов — мартышек, живущих на реке Тана в Кении, — сейчас осталось всего 1300, и вид находится на грани вымирания из-за вырубки деревьев. Чтобы сохранить редкие виды обезьян, необходимо остановить уничтожение лесов, где они обитают.

Сколько людей нужно, чтобы они смогли выжить и продолжить род? ответ на данный вопрос можно найти в научной литературе. До недавнего времени считалось, что для устойчивого выживания популяции необходимы как минимум сотни человек. Но в августе 2023 года на сайте препринтов появилась публикация Эдгара Аргуэлло и его коллег из Университета Джорджа Мейсона, которые моделировали популяцию для колонизации Марса — как по количеству человек, так и по ролям и характерам. Исследователи обнаружили, что минимум, необходимый для поддержания жизнеспособного размера колонии в долгосрочной перспективе, — это 22 особи начальной популяции, а также установили, что приятный тип личности имеет больше шансов выжить, чем агрессивный.

Хочется верить, что очередной тест на прохождение человечеством «бутылочного горлышка» на Земле в обозримом будущем нам не грозит.

Музейная реконструкция неандертальцев, мужчину прозвали N (слева), а женщину — Вильма. AP Photo/Martin Meissner

Хронология человечества

10 000 000 лет назад

Общий предок человека, австралопитека, шимпанзе и горилл

Nakalipithecus nakayamai

4 200 000– 3 900 000 лет назад

Появляются ранние австралопитеки

Australopithecus anamensis

2 400 000– 1 770 000 лет назад

Появляются первые люди. Культура. Каменные орудия

Homo habilis, Homo rudolfensis, Homo georgicus, Homo gautengensis

1 450 000– 800 000 лет назад

Человек прямоходящий

Homo erectus, Homo antecessor

1 200 000 лет назад

Демографическая катастрофа, осталось 18,5 тыс. человек

1 000 000 лет назад

Человек начал использовать огонь

930 000– 813 000 лет назад

Демографическая катастрофа. Осталось около 1300 человек

800 000–400 000 лет назад

Человек гейдельбергский и другие люди

Homo heidelbergensis, синантропы, люди из Самбунгмачана

250 000–160 000 лет назад

Появились человек разумный, неандертальцы и денисовцы

Homo sapiens, Homo neanderthalensis, Homo heidelbergensis Homo floresiensis

200 000 лет назад

На территории нынешней Ботсваны жил общий предок современных людей

60 000–40 000 лет назад

Предки современных людей мигрировали из Африки в Азию и в Европу

75 000 лет назад

Демографическая катастрофа из-за извержения вулкана Тоба

35 000–15 000 лет назад

Люди мигрировали в Австралию и Америку

28 000 лет назад

На земле остается один вид людей

Homo sapiens sapiens

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Палаццо Гергиева, дом Юдашкина и Машков-билдинг Палаццо Гергиева, дом Юдашкина и Машков-билдинг

В Ватутинках, реализован уникальный девелоперский проект Russian Design District

Эксперт
Дмитрий Крутов: «Карьерный путь человека будет максимально релевантным его способностям» Дмитрий Крутов: «Карьерный путь человека будет максимально релевантным его способностям»

Как изменится обучение в будущем

РБК
Стрельцы: преступление и наказание Стрельцы: преступление и наказание

Стрелецкий бунт 1698 года: «усердие в усмирении» достигало высот заоблачных

Дилетант
«День сурка» с наночастицами «День сурка» с наночастицами

Почему ученые не могут разработать лекарство от ВИЧ?

Знание – сила
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Цугцванг: как выбраться из тупика. Советы психологов Цугцванг: как выбраться из тупика. Советы психологов

Цугцванг в жизни: что делать, когда задуманное не совпадает с реальностью

РБК
Гитлер. Поход во власть Гитлер. Поход во власть

Человек, создавший Третий рейх, был, несомненно, злым гением

Дилетант
«Каждая кредитная сделка — вклад в развитие экономики региона» «Каждая кредитная сделка — вклад в развитие экономики региона»

Как малый и средний бизнес занимает новые ниши экономики

Деньги
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Осенние маршруты. ТОП-5 идей на уикенд Осенние маршруты. ТОП-5 идей на уикенд

Отправляйся путешествовать – в поисках идеальной осени!

Лиза
7 ключей к хорошему впечатлению 7 ключей к хорошему впечатлению

Как с помощью невербальных сигналов поддерживать контакт с собеседником

Psychologies
Вокзал как искусство Вокзал как искусство

Вокзал Владивостока – не просто вокзал, а настоящий памятник русского зодчества

Отдых в России
Михельсон и газы: история превращений Михельсон и газы: история превращений

Леонид Михельсон успешно развил два направления монетизации углеводородов

Эксперт
Пойдем гулять? Пойдем гулять?

Как защитить собаку на прогулке

Лиза
Норманны vs славяне. 300-летняя война Норманны vs славяне. 300-летняя война

Кого призвали старейшины: братьев-славян или братьев-варягов?

Дилетант
Золотой Плёс Золотой Плёс

Приехать в Плес и не влюбиться в него невозможно!

Лиза
17 главных мифов про здоровое питание 17 главных мифов про здоровое питание

Мы попали в лабиринт из модных тенденций и маркетинговых кампаний

Men’s Health
Не только пуховый платок: главные достопримечательности Оренбуржья Не только пуховый платок: главные достопримечательности Оренбуржья

Оренбургская область — удивительный регион, богатый историей и культурой

ФедералПресс
Это мы не проходили Это мы не проходили

Высшее образование становится бессмысленным, но учиться приходится всю жизнь

Men Today
Любовь, обиды, травмы и панк-рок: семь фильмов об отношениях матери и дочери Любовь, обиды, травмы и панк-рок: семь фильмов об отношениях матери и дочери

Фильмы, в которых отношения между матерью и дочерью принимают самую разную форму

Forbes
Яндекс.Маршрутизация и тренды в логистике: «Придут роботы и квадрокоптеры» Яндекс.Маршрутизация и тренды в логистике: «Придут роботы и квадрокоптеры»

Тихон Рощупкин о создании проектов и трендах в современной логистике

ФедералПресс
Будущее по дефолту Будущее по дефолту

Какие ожидания сформировал экономический кризис 1998-го

Weekend
Два дня Владимира Ильича Два дня Владимира Ильича

Как Марк Захаров и Олег Ефремов вдыхали жизнь в лениниану

Weekend
Музей на свалке Музей на свалке

Экспозицию этого музея сравнивают с машиной времени

Отдых в России
Он такой один Он такой один

История культовой красно-белой «десятки»

Автопилот
Рустам Айнетдинов: «У образования будущего не будет конечной точки» Рустам Айнетдинов: «У образования будущего не будет конечной точки»

Как нейросети и другие технологии помогут с выбором верного жизненного пути

РБК
Раскопки в пустыне и тайное общество в Египте: история путешественницы Фрейи Старк Раскопки в пустыне и тайное общество в Египте: история путешественницы Фрейи Старк

История женщины, которая твердо решила повидать мир

Forbes
15 миллионов россиян находятся в глубокой депрессии: психолог объясняет причины 15 миллионов россиян находятся в глубокой депрессии: психолог объясняет причины

Почему россияне не обращаются за психологической помощью?

Psychologies
Деньги есть? А если найду Деньги есть? А если найду

Где бизнесу взять инвестиции

FP. BusinessReview
Фокусы престолов Фокусы престолов

«Зимний король»: артуровские легенды в формате «как оно было на самом деле»

Weekend
Открыть в приложении