Неидеальный человек: Почему эволюция оставила нам болезни, ошибки ДНК и уязвимости

Лоуренс Хёрст

Неидеальный человек: Почему эволюция оставила нам болезни, ошибки ДНК и уязвимости

Знак информационной продукции (Федеральный закон № 436–ФЗ от 29.12.2010 г.)

Переводчик: Иван Богданов

Редактор: Юлия Самуленок

Научный редактор: Александр Каплан

Главный редактор: Сергей Турко

Руководитель проекта: Кристина Ятковская

Художественное оформление и макет: Юрий Буга

Корректоры: Мария Стимбирис, Марина Угальская

Верстка: Максим Поташкин

© 2025 by Princeton University Press

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина Паблишер», 2026

* * *

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

Посвящается Имоджен и Кэти

Сознание своего несовершенства

приближает к совершенству.

Иоганн Вольфганг фон Гёте

Предисловие

Эта книга – плод многолетнего увлечения, которое зародилось благодаря вдохновляющим лекторам (Нику Дэвису и Тиму Клаттон-Броку), а затем окрепло под руководством дальновидных и рассудительных наставников – Билла Хэмилтона, Алана Графена и других. Именно они привили мне уважение и, не побоюсь этого слова, любовь к хорошо поставленному вопросу. Билл сыграл в моей карьере особенно важную роль: он научил меня ценить научный поиск, который заключается в умении с помощью чтения книг развивать и проверять новые идеи. Отдельная благодарность Джонатану Милнеру, который вдохновил меня попробовать себя в популяризации науки.

Но если говорить о прямых причинах появления этой книги, то здесь не обошлось без удивительного везения. В декабре 2020 года, после изнурительного семестра преподавания онлайн в условиях ковида, меня попросили дать отзыв о кандидате на стипендию в Берлинском институте перспективных исследований (Wissenschaftskolleg zu Berlin) – неофициально его называют просто Wiko. Я с радостью согласился и нахально приписал: «P. S. А можно мне тоже приехать в гости?» – совершенно не рассчитывая на согласие. Но каким-то чудом штатный сотрудник института Дитер Эберт и ректор Барбара Штольберг-Рилингер умудрились в последний момент организовать мне приглашение. Это предложение стало для меня настоящим спасением – мне было крайне тяжело преподавать и заниматься исследованиями в условиях пандемии. Искренне благодарен Дитеру и Барбаре. Подозреваю, что именно трудности, связанные с ковидом, освободили место в программе. Если так, то я должен поблагодарить и SARS-CoV–2 за предоставленную возможность.

Впрочем, из-за того же вируса моя поездка чуть не сорвалась. Летом 2021 года, незадолго до моего визита, Германия не только закрыла границы, но и вовсе перестала выдавать визы британцам из-за распространения в Великобритании нового штамма – кажется, это была «Дельта». К счастью, в последний момент немецкое правительство смягчило ограничения (спасибо ему!), и благодаря неоценимой помощи сотрудников Wiko (особая благодарность Вере Пфеффер) визу все-таки удалось получить. Соглашаясь на краткосрочную стажировку, я понятия не имел, чем буду заниматься. По просьбе Wiko я написал о своих научных интересах, хотя был полностью уверен, что это никто читать не станет. К счастью, мое сообщение заметила Элисон Каллетт и внезапно предложила мне написать книгу. Так по счастливой случайности незадолго до отъезда в Берлин у меня появилась отличная причина туда ехать. Поскольку книг я раньше не писал, Элисон стала для меня незаменимым проводником в этот новый и неизведанный мир.

Именно в те счастливые месяцы я задумал и частично написал эту книгу. Мои коллеги из Wiko подпитывали меня живыми дискуссиями, за что им огромное спасибо. Особая признательность Рэйчел Уитли – она безошибочно чувствовала, когда я начинал слегка сходить с ума, и тактично уводила меня в кафетерий за круассаном. Два анонимных рецензента подарили мне и вдохновляющую поддержку, и бесценные критические замечания. Но самая большая благодарность, разумеется, достается моей бедной жене Клэр: пока я наслаждался жизнью отшельника в Берлине, она героически гуляла с нашей собакой.

Список сокращений

BGI – Beijing Genomics Institute, Пекинский институт геномики

C – цитозин

CDS – кодирующая область

CRISPR – короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами

СРБ – C-реактивный белок

СVS – биопсия хориона

DSM – Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам

ENCODE – Энциклопедия элементов ДНК

ESE – экзонный энхансер сплайсинга

FDA – Администрация по контролю за продуктами питания и лекарствами

G – гуанин

gBGC – асимметрия конверсии с уклоном в сторону GC

GRS – оценка генетического риска

GWAS – полногеномный поиск ассоциаций

Ka – количество несинонимичных замен в несинонимичном сайте

Ks – количество синонимичных замен в синонимичном сайте

μ (мю) – частота мутаций

NCBI – Национальный центр биотехнологической информации

Ne – эффективный размер популяции

NHS – Государственная служба здравоохранения Великобритании

NMD – нонсенс-опосредованный распад

PRS – полигенная оценка риска

RIP – повтор-индуцированная точечная мутация

s – коэффициент отбора

А – аденин

ААВ – аденоассоциированный вирус

ВИЧ – вирус иммунодефицита человека

ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения

ГСИ – группа статистических исследований

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

ДЭЭ – долговременный эволюционный эксперимент

ЕС – Европейский союз

Кб – килобаза, или тысяча нуклеотидов

ЛПНП – липопротеины низкой плотности

Мб – мегабаза, или миллион нуклеотидов

мг – миллиграмм

МДД – миодистрофия Дюшенна

МР – менделевская рандомизация

мРНК – матричная РНК

НЛР – нежелательная лекарственная реакция

ОД – однородительская дисомия

ПГД – преимплантационная генетическая диагностика

ПСА – простатический специфический антиген

РКИ – рандомизированное контролируемое испытание

РНК – рибонуклеиновая кислота

РФКА – реактивные формы кислорода и азота

со – спаренные основания

ССД – синдром Стивенса-Джонсона

СПИД – синдром приобретенного иммунного дефицита

США – Соединенные Штаты Америки

Т – тимин

ТЭН – токсический эпидермальный некролиз, или синдром Лайелла

ЭКО – экстракорпоральное оплодотворение

1

Введение

Проблема совершенства

Эволюция.

О чем вы подумали, увидев это слово? Когда я спрашиваю об этом британских подростков, они обычно выдают: «Дарвин», «обезьяна», «адаптация», «естественный отбор». В довольно светской Великобритании религия почти не влияет на умы людей, но где-нибудь в другом месте, держу пари, ответы были бы несколько иными. А вам что пришло в голову? Что-то из этого списка? Или, может, «революция»? «Эволюция, а не революция» – излюбленная мантра технологических журналистов.

А какая картинка всплыла в вашей памяти?

Готов поспорить, вы вспомнили классическую иллюстрацию эволюции Рудольфа Заллингера, на которой изображена человекообразная обезьяна, согнувшаяся и идущая на четвереньках, а за ней – слева направо – ее собратья, всё больше напоминающие человека: они выпрямляются, становятся выше, лишаются шерсти. Наберите «эволюция» в поиске картинок Google – и почти все результаты в топе покажут именно эту схему или ее вариации.

У всех этих ассоциаций есть нечто общее: они представляют эволюцию как процесс постепенного совершенствования, в рамках которого мы, люди, достигли наибольших высот. Рисунок Заллингера, который он назвал «Путь к Homo sapiens», прижился под именем «Марш прогресса». Все существа на нем идут в одну сторону – слева направо, и это направление движения понятно и буквально, и символически. Кроме того, их рост постепенно увеличивается, что лишний раз подтверждает наши представления о поступательном развитии нашего вида и его превосходстве над другими.

Неужели эволюция – это просто процесс постепенного совершенствования, триумфальное шествие к идеалу, сделавшее нас венцом творения? Шекспировский Гамлет был в этом уверен: «Что за создание человек! Как он благороден разумом! Как безграничен в своих способностях! Как изумительно изящен и видом, и движениями! Как подобен ангелам своими деяниями, а разумением – самому Богу! Он – краса вселенной: венец творения!»[1]

И Гамлет, и Заллингер были недалеки от истины. Естественный отбор – выживание сильнейших – работает именно так: лучше приспособленные к среде особи побеждают в конкуренции с менее удачливыми. Многократное повторение этого процесса должно привести к тому, что вид будет комфортно чувствовать себя в своей среде, как рука – в идеально сшитой перчатке. Значит, все нынешние виды превосходят своих недавних предков, а те, в свою очередь, были лучше предыдущих поколений, и так далее по цепочке.

Честно говоря, когда я впервые услышал об эволюции путем естественного отбора, она, мягко скажем, меня разочаровала – весь этот процесс и заложенная в нем идея прогресса казались до банальности очевидными. Мне показывали фотографии черных мотыльков на темной от промышленной копоти коре деревьев и светлых особей того же вида на том же мрачном фоне. Неудивительно, что белые мотыльки сильно выделялись на фоне коры. Мне объяснили, что благодаря лучшей маскировке черных мотыльков птицы съедают их реже белых. Надо же! Кто бы мог подумать? А дальше мне рассказали, что, поскольку черных бабочек едят не так часто, за много поколений после промышленной революции они стали встречаться чаще белых. Вот это открытие!

Это подтверждение эволюции через естественный отбор, как мне сказали, якобы дает ключ к пониманию всего мироздания и прежде всего объясняет, отчего живые существа так безупречно приспособлены к своей среде. Из поколения в поколение выживают самые подходящие, и природа неуклонно движется к улучшению, пока не достигнет предела – абсолютного совершенства. Формула «эволюция, а не революция» прекрасно передает это поступательное движение к идеалу. Все выглядит настолько логично, что поначалу кажется: идея прогресса и совершенства буквально вплетена в ДНК эволюционного процесса.

Совершенство природы

Мы, биологи-эволюционисты, тоже часто подчеркиваем совершенствующую природу эволюции. Я лично до сих пор не перестаю удивляться поразительным примерам маскировки в природе. Например, листохвостый геккон очень похож на засохший лист (это очевидно из названия). Свернувшись калачиком, он с его пятнистой коричневой окраской просто растворяется среди сухих бурых листьев. Бабочку Epimecis hortaria вы тоже никогда не разглядите на коре – настолько идеально она с ней сливается. Ушастую сову можно услышать, но заметить ее в дупле почти невозможно: черно-белые перья в точности повторяют узор пестрой коры. И вообще, интересно, сколько видов до сих пор остаются неоткрытыми именно потому, что мы их попросту не видим? Розово-белого карликового морского конька, к примеру, обнаружили совершенно случайно – он проник в лабораторию на образце коралла, в котором мастерски прятался.

Маскировка – это эффектная демонстрация силы естественного отбора, но есть множество других, менее заметных примеров. Один из моих любимых – гриб, который изнутри пожирает дерево, а затем прорывается наружу через ствол, образуя характерный нарост в форме полумесяца. Этот нарост нужен для производства и рассеивания спор, чтобы цикл продолжался: переварить дерево, найти следующее, переварить его и так далее. Если заглянуть под нарост, можно увидеть множество крошечных отверстий – это выходы очень узких (около миллиметра) трубочек, которые при этом довольно длинные (около 10 сантиметров). Гриб называется трутовик, а эти длинные узкие трубки ему нужны, чтобы поддерживать влажную микросреду.

Когда приходит время выбрасывать споры, трутовикам жизненно необходима влага. Они буквально выстреливают спорами под давлением воды – примерно как из водяного пистолета. Но если их эволюционные сородичи, обычные луговые грибы, умно появляются на поверхности только после дождичка, то трутовики торчат на деревьях круглый год и потому сталкиваются с серьезной проблемой: как сохранить влагу в жаркие летние месяцы? Грибы нашли изящное решение проблемы: споры выбрасываются в верхней части трубок, под водонепроницаемой твердой древесной шляпкой. Благодаря длинным узким трубкам влажность в зоне выброса спор остается высокой даже в жару – таким образом гриб создает собственный влажный микроклимат.

Впрочем, это решение породило новую проблему: как протолкнуть спору – а она должна быть липкой, чтобы приклеиться к новому дереву, – по длинной узкой трубке, не задев стенок? Малейший изгиб трубки – и она тут же забьется, споры не смогут вырваться наружу. Спору нужно выбросить очень точно, а это значит, что трубка должна находиться в строго вертикальном положении.

Тут-то и открывается чудо инженерного искусства, которое долгое время было скрыто от наших глаз. Ученые выяснили, что один из крупных видов трутовиков, трутовик плоский, или Ganoderma applanatum, создает свои трубки с поразительной точностью: если бы мы решили построить нечто подобное, нам пришлось бы возвести водосточную трубу высотой с Эйфелеву башню и при этом сделать так, чтобы она стояла идеально вертикально! Пролетая по такой трубе, металлический шарик ни разу не должен был бы задеть ее стенок. Если в вас проснется садист, возьмите гнилое бревно с трутовиком и поверните его. Это настоящее издевательство над грибом – ведь его трубки искривятся. Но вернитесь через пару месяцев, и вы обнаружите, что гриб приспособился и все его трубки вновь приняли идеально вертикальное положение.

О поразительном совершенстве природы можно рассказывать бесконечно. Знаете ли вы, что у хищных птиц глаза устроены особым образом, благодаря чему они, паря на большой высоте над землей, могут видеть даже крошечную мышку? Можно сказать, что в их глаз встроен телескоп – а точнее, бинокль, ведь оба глаза одинаковы. А знаете ли вы, что орхидея офрис пчелоносная не только выглядит как спинка пчелы-самки, но и выделяет химические вещества, имитирующие ее запах? Цветок идет на эту уловку с единственной целью: когда самец, обманутый сходством, пытается «спариться» с мнимой самкой, он невольно становится разносчиком пыльцы. Такое ложное спаривание называется псевдокопуляцией.

Проблема несовершенства

Когда вокруг столько примеров совершенства природы, затея написать книгу об эволюции несовершенства может показаться как минимум странной. Это как если бы вам подали божественный обед, а вы стали жаловаться на то, что салфетки сложены некрасиво. Но проблема несовершенства существует как раз потому, что естественный отбор так неумолимо стремится к совершенству, – поэтому его отсутствие порождает тысячу вопросов. Проще говоря, если эволюция действительно только и делает, что отбирает выживших в бесконечной череде поколений, то почему же столько всего на свете кажется нам откровенно неидеальным? Это я говорю как мужчина за шестьдесят, у которого проблемы со спиной, постоянно хрустят суставы, ухудшается зрение, редеют волосы и чьи жизненные перспективы весьма туманны. Эталоном эволюционного совершенства меня не назовешь, правда? Зачем же мы эволюционировали в существ, которые так жалко стареют, – и почему у стольких людей болит спина, – в то время как гигантская секвойя в моем саду год от года становится только краше?

Порой проблему несовершенства используют как орудие против самой теории эволюции. Споры обычно начинаются фразой: «Если эволюция правда существует, то почему…» – а дальше можете подставить что угодно: от «почему у мужчин есть соски?» до «почему не вымерли обезьяны, которые как будто менее совершенны, чем мы?». Но ту же проблему можно превратить в захватывающий научный вопрос: каким образом эволюция, которая способствует выживанию сильнейших, умудряется порождать несовершенство?

Эволюционная биология предлагает множество объяснений кажущегося несовершенства живых существ. Иногда то, что выглядит неидеальным, – это лучшее, на что мы способны в рамках имеющихся ограничений (похоже, именно этим объясняется, почему я старею, а гигантская секвойя растет себе и растет). В других случаях мы наблюдаем, как приспособление организмов к среде не успевает за ее изменением (что вполне может объяснить мою больную спину). Похожим образом можно объяснить и печальную участь хорошо приспособленных организмов, которые вдруг оказываются в неподходящей среде, – отсюда эпидемия диабета, аллергий и других подобных заболеваний. А бывает и так, что стартовая точка или генетическая программа жестко ограничивают возможности развития (например, этим можно объяснить, почему природа не смогла обойтись без мужчин в вопросах размножения). Все эти объяснения мы рассмотрим подробнее чуть позже. Я также покажу, почему они в большинстве своем уже не выдерживают критики в свете новых открытий. Но для начала давайте разберемся: что же мы вообще понимаем под несовершенством?

Несовершенство: трудности толкования

В самом этом понятии заключена идея, что существует некая лучшая альтернатива. Но что мы имеем в виду под словом «лучше»? И что вообще считать альтернативой?

Слово «лучше» может быть политически и эмоционально заряженным, ведь само представление о «худшем» состоянии уже звучит как оскорбление (а иногда и того хуже, как мы увидим позже). Когда мы говорим о генетическом заболевании, мы неявно подразумеваем несовершенство и существование лучшего, здорового состояния – ведь зачем лечить то, что не является несовершенным? Казалось бы, очевидно, что детский рак – это болезнь, которую нужно лечить, если есть такая возможность. Однако грань между нормой и патологией не всегда очевидна: мы часто спорим о том, действительно ли одно состояние лучше другого или они просто разные. Взять хотя бы аутизм. Государственная служба здравоохранения Великобритании (NHS) упорно настаивает: это не болезнь. Благотворительная организация Child Autism UK с этим полностью согласна, предлагая рассматривать аутизм просто как особый способ обработки информации и восприятия мира – не болезнь, не патологию, которую нужно «исправлять». Но если мы откроем справочник DSM–5 (его издает Американская психиатрическая ассоциация), то найдем там официальный медицинский диагноз «расстройство аутистического спектра». Заметьте этот акцент на слове «расстройство»! А на сайте клиники Майо можно найти статью о борьбе с симптомами аутизма. Теперь представьте себя на месте родителей таких детей: как им понять, что вообще происходит с их ребенком? Он не болен, но у него есть расстройство с четко описанными симптомами, так получается?

О том, что многие родители и слышать не хотят о «нейроразнообразии», красноречиво говорит существование армии шарлатанов, наживающихся на обещаниях «исцеления». Только представьте степень отчаяния человека, если он готов поить ребенка «чудесным минеральным раствором», который на поверку оказывается обычным средством для дезинфекции! Нет, это вовсе не значит, что все мнения одинаково верны. Но это прекрасно показывает, какую гремучую смесь противоречий таит в себе невинное, казалось бы, слово «несовершенство».

К счастью, в рамках нашего исследования нам не нужно лезть во все эти терминологические дебри. Достаточно взглянуть на проблему с эволюционной точки зрения: если какие-то признаки отсеиваются естественным отбором, значит, они действительно несовершенны. Белый мотылек на фоне черных деревьев – наглядный пример такого несовершенства.

Другая загвоздка касается альтернатив. Можно ли считать что-то несовершенным только потому, что мы способны вообразить вариант получше? Конечно, было бы здорово бегать быстрее любого хищника, который не прочь тобой закусить. А может, мы называем что-то несовершенным, когда другой вид в процессе эволюции нашел лучшее решение? Возьмем, к примеру, наш глаз – у него есть странная особенность, самая настоящая слепая зона, которой нет у осьминога. Значит ли это, что наш глаз несовершенен? Или, может быть, нечто можно считать совершенным только в рамках существующих ограничений? Если я дам вам небольшую сумму на покупку автомобиля, вы наверняка найдете лучший вариант за эти деньги – но это еще не значит, что вы купите лучшую машину в мире. Так совершенна ли ваша машина? Похоже, дать четкое определение несовершенству не так-то просто.

Учитывая, насколько неуловимо понятие несовершенства, вы наверняка спросите: зачем вообще браться за изучение того, что едва ли поддается определению? Если вас посетили такие сомнения, прошу, не откладывайте книгу в сторону прямо сейчас.

Замысел моей книги прост: именно исследуя случаи, когда наблюдаемое не укладывается в логику и выглядит несовершенным, мы можем глубже понять, как работает эволюция. Изучая несовершенство, мы не столько выносим вердикт о том, совершенно что-то или нет, сколько ставим действительно интересные вопросы.

Меня интересует несовершенство особого рода – те случаи, которые не сочетаются с представлением об эволюции как о пути непрерывного совершенствования ради достижения некоего идеала. Возьмем, к примеру, черных бабочек на черном фоне – что тут интересного? Все слишком очевидно. Или прозрачность хрусталика глаза – спросите любого, кто страдает катарактой, и он объяснит, почему без этого свойства глаз просто не работает. Нет, меня интригуют совсем другие вопросы. Почему для оплодотворения одной яйцеклетки нужны миллионы сперматозоидов? Почему большинство оплодотворенных человеческих яйцеклеток так и не превращаются в эмбрионы? И зачем нам такие огромные участки ДНК, которые, похоже, не выполняют ровным счетом никакой функции? В этой книге я хочу показать, как ответы на подобные вопросы переворачивают наши представления об эволюции и как этот новый взгляд позволяет – мне так точно – переосмысливать саму суть человеческой природы.

В этих поисках я далеко не одинок – многих биологов-эволюционистов подобные загадки природы интригуют не меньше, чем меня. Иногда они обнаруживают проблемы там, где вы их и не заподозрили бы. Вот, например, два ключевых вопроса в моей области. Первый: почему организмы предпочитают половое размножение бесполому, при котором самки могли бы производить только дочерей без всякого участия самцов? Второй: почему особи порой проявляют альтруизм, жертвуя собственными интересами ради других? С точки зрения эволюции обе ситуации выглядят довольно странно.

Судите сами: при бесполом размножении мать могла бы производить вдвое больше дочерей, чем самка, размножающаяся половым путем. А эти дочери, в свою очередь, давали бы вдвое больше потомства. Самка же, выбравшая половое размножение, попадает в ловушку – ей приходится тратить ресурсы на рождение сыновей. И поскольку у многих видов самцы только передают гены, не участвуя в заботе о потомстве, бесполая линия может расти как по волшебству: одна, две, четыре, восемь, 16 особей и дальше по нарастающей, в то время как численность популяции, размножающейся половым путем, топчется на месте. Казалось бы, половое размножение должно было давно сдать позиции, а естественный отбор – безоговорочно поддержать бесполость. Но что мы видим? У многоклеточных организмов, включая нас самих, чистая бесполость – редчайшее явление. Явление альтруизма столь же загадочно: в мире, основанном на конкуренции, добровольная передача ценностей другим выглядит странно. Для экономиста столь же странно было бы видеть людей, которые отдают все заработанные деньги посторонним.