РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ЖИЗНИ И УНИКАЛЬНОСТЬ РАЗУМА?

2‑е издание, расширенное

Санкт–Петербург

СпецЛит

2018

УДК 572

М 81

Автор:

Мосевицкий Марк Исааковиг — главный научный сотрудник Отделения молекулярной и радиационной биофизики Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова (Курчатовский научный центр), доктор биологических наук, профессор. В настоящее время основная область научных интересов — молекулярные механизмы обучения и памяти

Мосевицкий М. И.

М 81 Распространенность жизни и уникальность разума? / М. И. Мо

севицкий. — 2‑е изд., расшир. — СПб.: СпецЛит, 2018. — 351 с.

ISBN 978–5–299-

УДК 572

Рисунок на обложке:

Превращение Земной цивилизации в космическую. Гибель Земли

© М. И. Мосевицкий, 2008

© М. И. Мосевицкий, 2018, с изменениями

ISBN 978–5–299- © ООО «Издательство „СпецЛит"», 2018

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Исследование самых ранних осадочных пород показывает, что клеточные формы жизни присутствовали на Земле около 3,85 миллиардов лет тому назад, т. е. появились вскоре после создания совместимых с жизнью условий. Это означает, что доклеточная эволюция при всей ее сложности могла быть осуществлена в очень короткий срок (10–50 миллионов лет). Согласно другой версии, доклеточная эволюция происходила вне Земли (панспермия). В любом случае пример Земли позволяет предполагать широкое распространение жизни везде, где созданы подходящие для ее развития условия. С другой стороны, палеонтологическая летопись, начатая около 3,5 миллиардов лет тому назад, позволила выявить многочисленные кризисы (вымирания), приводившие к крутым разворотам в ходе эволюционного процесса. В основе эволюционных кризисов лежали природные катастрофы, вызванные падениями астероидов, глобальными оледенениями, длительными (в течение миллионов лет) истечениями лавы, изменениями газового баланса в океане и атмосфере. Бесчисленные воздействия на эволюцию оказывали также происходившие спонтанно мутации и горизонтальные обмены генетическим материалом. Благодаря наложению большого числа случайных факторов эволюционный процесс каждый раз является уникальным. На Земле после почти четырех миллиардов лет существования жизни эволюционный процесс дал единственную ведущую к разуму ветвь гоминин (прямоходящих наследников шимпанзе). После многих критических ситуаций на этой ветви сохранился один побег — современное человечество. Отсутствие признаков существования других цивилизаций в доступном для общения космосе подтверждает весьма низкую вероятность выхода эволюции на маршрут, ведущий к разуму. Понимание природы кризисных событий, имевших место на Земле в прошлом, необходимо для того, чтобы, опираясь на все возрастающие возможности человечества, предотвратить наступление этих событий в будущем или хотя бы смягчить их последствия. Основной материал доступен широкому кругу читателей. Автор стремился также сделать книгу интересной для специалистов. Этим, в частности, объясняется большое число ссылок на публикации (в том числе, самые последние) в научных журналах.

M. I. Mosevitsky. Wide spreading of life and uniqueness of mind?

Traces of cellular forms of life were found in the earliest sediments (3.85 billion years of age). Therefore, life on the Earth arose soon after the environment became compatible with its existence. It means that precellular evolution was performed in a very short time (10–50 million years). Another possibility — accomplishment of precellular evolution elsewhere, and arrival of viable cell to ready for its multiplication Earth (panspermia). In any case, the Earth’s experience shows that the probability of life appearance on other planets of our system and in other worlds was rather high. However, the paleontological chronicles evidence numerous crisises (extinctions), which caused tight bends of evolution process. The main causes of the crisises were collisions with asteroids (impacts), global glaciations, long–term lava outflows, changes of gas balance in the oceans and atmosphere. Mutations and horizontal genetic exchanges also exert countless influences on the evolution. Due to superposition of different accidental events all evolution processes are uncial. After almost 4 billion years of life development on the Earth, the evolution process produced a single branch of hominins (the bipedal successors of chimpanzee) leading to the intellectual beings. After many crisis situations, only one sprout representing the contemporary mankind remains on this branch. The apparent absence of any signs of artificial signals in the available for contacts outer space confirms an impression that evolution version resulting in intellectual civilization is highly unlikely. Knowledge of character of the crisises that occurred on the Earth in past is necessary for prevention of such events or mitigation of their consequences in future. The main material of this book is available to all interested readers. The author supposed also to make the book useful for specialists. For this purpose, many papers published in scientific journals are cited.

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Во втором издании практически полностью сохранен текст первого издания, вышедшего в 2008 году.

В первые семь глав внесены несколько добавлений, в том числе, подпараграф 6.2.7. Глава 8 — новая. Главы 9–11 содержат существенно пополненный материал 8‑й (последней) главы первого издания.

Современное человечество, представленное единственным видом Homo sapiens, на протяжении своей короткой истории (200 тыс. лет) еще ни разу не сталкивалось с глобальной катастрофой, угрожающей гибелью человечества. Но такие катастрофы неизбежны в будущем. Им посвящена глава 9. К Земле будут подлетать крупные и сверхкрупные астероиды, ядро планеты будет остывать и затвердеет. Земля лишится магнитного поля, защищающего ее обитателей от космической радиации. Будут и другие угрозы. Наконец, придет час самой Земли. Человечеству предстоит погибнуть вместе с нею, если оно заблаговременно не покинет Землю. Этот исход потребует длительной подготовки и запредельных интеллектуальных усилий. Можно считать, эта подготовка началась с пуском первой петарды, а крутой и уже осознанный подъем, хотя и не с таким далеким прицелом, начался с запуска первых спутников и полетов первых космонавтов. Пройдет немного времени и будет освоена вся Солнечная система. Однако, покидая Землю, людям придется лететь значительно дальше — в другие звездные системы, находящиеся на расстоянии двадцать или больше световых лет, к выбранным первопроходцами планетам, где уже должны будут созданы условия среды, близкие земным. Без достижения кораблями с людьми околосветовых скоростей и обеспечения радиационной безопасности переселение не может быть осуществлено.

Выполнение этих условий потребует исключительных интеллектуальных усилий, воплощенных в столь же исключительных технических достижениях. Может оказаться, что человеческого интеллектуального потенциала (проще говоря, ума) окажется недостаточно для решения предстоящих задач даже за громадный интервал времени, который на то отпущен. В главах 10 и 11 обсуждаются предоставляемые современной наукой возможности повышения интеллектуального потенциала людей, а также длительности их жизни, что позволит более полно использовать полученные человеком знания и накопленный им опыт.

Книга по–прежнему доступна широкому кругу интересующихся наукой читателей. Углубиться в ту или иную проблему поможет обширный список статей из научных журналов.

Автор благодарен Ольге, Валерию, Виктору и Федору Горбенко за помощь и поддержку.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АЕ — астрономическая единица

ДГК — докозагексаеновая кислота

ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота

л. н. — лет назад

мРНК — информационная молекула (мессенджер) РНК

и. — параграф

ПДЖ — предельная длительность жизни

ПНК — пептидо–нуклеиновые кислоты

пп. — подпараграф

РНК — рибонуклеиновая кислота

СДЖ — средняя длительность жизни

т. н. — так называемый

тРНК — транспортная молекула РНК

EGCG — epigallocatechin‑3-gallate (эпигаллокатехин‑3-галлат) miRNA — microRNA (микроРНК)

TOR — target of rapamycin (мишень рапамицина)

Посвящаю родителям и Тане

Глава 1ВВОДНАЯ

С незапамятных времен человек задумывался над собственным происхождением и возникновением жизни вообще. Библия донесла до нас ответы на эти вопросы, предложенные 2500 лет тому назад. Во многом сходными были воззрения шумеров, населявших Мессапотамию более 3000 лет тому назад. Главным в этих воззрениях было представление о едином акте творения: все живые существа, в том числе человек, были созданы такими, какими остаются и поныне. В течение тысячелетий эти воззрения принимались как нечто само собою разумеющееся, хотя человек издавна владел умением создавать новые породы животных и сорта растений, сильно отличающиеся от исходных. Переломным стал конец XVIII века. Французский натуралист Жорж Кювье часто совершал прогулки вдоль обрывистых берегов рек в окрестностях Парижа. Когда–то там было море. Взбираясь вверх и спускаясь вниз по крутому склону, Кювье собирал коллекцию раковин ископаемых моллюсков, костей животных, семян и листьев растений. При этом он отмечал глубину слоя (отложения), в котором обнаруживал тот или иной предмет. Систематизируя свою коллекцию, Кювье неожиданно для себя определил, что окаменелости, казалось бы, принадлежащие одним и тем же животным и растениям, но взятые из разных слоев, на самом деле отличаются. Некоторые окаменелости, в изобилии находившиеся в определенном слое, не обнаруживались ни ниже, ни выше этого слоя. Таким образом, виды в разное время появлялись и затем исчезали. Кювье был на пороге открытия эволюции. Однако его мысли были заняты другим: как совместить сделанное открытие с библейской догмой, утверждавшей неизменность всего живого. Компромисс был найден в созданной Кювье теории катастроф. Согласно этой теории, на Земле периодически происходили катастрофы, охватывавшие значительные пространства, но не всю планету. В зоне катастрофы все или многие обитавшие там виды вымирали. Со временем, когда благоприятные для жизни условия восстанавливались, опустевшее пространство занимали животные и растения, мигрировавшие из других областей Земли. А они могли отличаться от животных и растений, обитавших на этом пространстве ранее, хотя все они возникли одновременно. Для того чтобы сгладить некоторые углы, Кювье расширил интервал времени от сотворения мира до 75 тыс. лет. Он предположил также, что новые виды животных могли появляться в результате нескольких последовательных актов творения, разделенных значительными промежутками времени.

Теория катастроф немедленно вступила в конфликт с первой эволюционной теорией современника Кювье Ламарка. По Ламарку живой мир после его создания не оставался неизменным. Животные приспосабливались к переменам в среде обитания, приобретая на протяжении жизни новые признаки. И эти признаки передавались по наследству. Классическая иллюстрация теории Ламарка — превращение антилопы, вынужденной тянуть шею к высоко растущим побегам, в жирафа. Сказка Редьярда Киплинга о любопытном слоненке, которому крокодил вытянул нос, превратив его в хобот, также вполне в духе классической эволюционной теории Ламарка.

Ставшая основой современной генетики эволюционная теория Чарльза Дарвина создавалась в полемике как со сторонниками катастрофизма по Кювье, так и с эволюционистами по Ламарку.

В этой теории, сформулированной Чарльзом Дарвиным в вышедшем в 1859 г. труде «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (Дарвин, 1937), главными являются два положения: у особи могут проявиться наследуемые признаки (мутации), отсутствовавшие у родителей; эти признаки являются случайными как в отношении свойств, которые они непосредственно характеризуют, так и в отношении направления, в котором эти свойства изменяются из–за происшедшей мутации.

По Дарвину новые признаки могут оказаться в конкретных условиях обитания как полезными, так и ненужными и даже вредными. Если мутация оказалась полезной, то несущая ее линия потомства приобрела некоторые преимущества, и у нее больше шансов оставить потомство. И так в каждом поколении.

Полезность или вредность для продолжения рода той или иной мутации выявляется во взаимодействии организма со средой обитания. Это и есть знаменитый естественный отбор по Дарвину: случайные изменения отбираются по критерию лучшего соответствия условиям среды. В частности, если условия среды изменились, то все преимущества получает та линия, которая несет мутации, оказавшиеся полезными в новых условиях.

В настоящее время хорошо известна молекулярная природа случайных изменений признаков у живых организмов: они отражают на уровне физиологии изменения в составе азотистых оснований дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), являющейся носителем генетической (т. е. наследуемой) информации. Эти изменения (а их тоже называют мутациями), если не брать во внимание разные варианты перераспределения материала ДНК в потомстве (генетические рекомбинации), являются, как правило, точечными. Они происходят, главным образом, как случайные ошибки при синтезе (репликации) ДНК. Возможны также случаи, когда химические изменения азотистых оснований являются следствием воздействия внешних факторов, главным образом радиации, а также некоторых химических веществ. В таких случаях репликация ДНК только фиксирует уже происшедшее изменение. Если мутация произошла в ДНК половых клеток, то она имеет шанс проявиться в потомстве. Сейчас все эти истины известны (или должны быть известны) старшекласснику. Их установление — результат прогресса науки после открытия Эвери с сотрудниками в 1944 г. значения ДНК как материала наследственности и расшифровки молекулярной структуры Криком и Уотсоном десять лет спустя. Дарвин ничего этого знать не мог, как и многого другого касательно состава клетки и происходящих в ней процессов. Эволюцию он изучал на организменном уровне, начиная с клетки. Однако из этого отнюдь не следует, что Дарвин не задумывался над вопросом, откуда взялась сама клетка. Более того, судя по некоторым его высказываниям, Дарвин понимал, что клетка является плодом эволюции, т. е. что у нее были доклеточные предшественники. Полемизируя с современными ему виталистами, Дарвин писал: если бы сейчас из солей аммония и фосфора под воздействием света, тепла, электричества химически образовался белок, способный к все более сложным превращениям, то этот белок был бы немедленно разрушен или поглощен (съеден), что было бы невозможно в период до возникновения живых существ (для точной цитаты см. Bernstein, 2006). Из этого высказывания следует, что Дарвин, рассматривая клетку в качестве элементарного носителя жизни, понимал, что сама она является плодом эволюции, а в доклеточной эволюции признавал необходимость чисто химического этапа. Очевидно, Дарвин не включил в свою теорию представление о доклеточной эволюции лишь потому, что сознавал недостаточность накопленных современной ему наукой данных для аргументированных выводов[1].

После опубликования Дарвином его эволюционной теории потребовалось еще полвека интенсивного накапливания сведений по геохимии и космохимии, данных по механизмам синтеза органических веществ и по жизнедеятельности самой клетки, прежде чем могла быть сделана попытка дать достаточно аргументированное научное описание доклеточной эволюции. Эту попытку осуществил А. И. Опарин, книга которого о происхождении жизни была впервые опубликована в 1924 годув Москве (Опарин, 1975). Стержнем теории Опарина была уже достаточно конкретная концепция химической эволюции, протекавшей первоначально в земной атмосфере, где преобладали метан, аммиак, сероводород, цианистый водород, а также присутствовали углекислота и вода, но практически не было свободного кислорода. В такой обладающей восстановительными свойствами атмосфере под воздействием электрических разрядов, ультрафиолетовых лучей, ионизирующего излучения, а также тепла могли довольно эффективно протекать все усложнявшиеся реакции органического синтеза.

Одним из ранних продуктов мог быть формальдегид. Последовательно формировались все более сложные соединения: аминокислоты, сахара, липиды, гетероциклы. Все эти вещества накапливались в океане, образуя «первичный бульон». По Опарину в «первичном бульоне» осуществлялся синтез белков, и формировались «коацерватные капли» — предшественники клеток. Формирующиеся клетки черпали из бульона строительный материал и питание (энергетически богатые соединения). К моменту исчерпания «первичного бульона» клетки приобрели способность автономно синтезировать необходимые для поддержания жизнедеятельности вещества.

Хотя описание перехода от коацерватных капель к живой клетке было лишено конкретики, представления Опарина о химическом этапе эволюции поддавались экспериментальной проверке. Такие исследования (так называемые (т. н.) «модельные» эксперименты) были проведены как самим Опариным и его сотрудниками, так и Г. Юри, С. Миллером, Л. Оргелом, С. Фоксом и другими. В этих экспериментах герметично закрываемый сосуд заполняли смесью таких газов, которые могли присутствовать в ранней атмосфере Земли. На эту смесь воздействовали разного рода агентами: пропускали электрический разряд, действовали ультрафиолетовым и другими видами излучений, нагревали до ста и более градусов по Цельсию. Анализ продуктов реакций, в целом, подтверждал предсказания (см. параграф (п.) 2.3). Впоследствии, когда была открыта роль нуклеиновых кислот в жизнедеятельности клетки, присутствие их элементов азотистых оснований было также отмечено среди продуктов реакций. Удалось получить и небольшие белки (пептиды), но только в случае нагрева аминокислот до 200 °C при отсутствии воды. Несмотря на изменившиеся за последние годы представления о составе ранней атмосферы и о соотношении скоростей тех или иных реакций, значение этих экспериментов, некоторые из которых были осуществлены более 70 лет назад, сохранилось. С учетом новых представлений и задач подобные эксперименты продолжаются. Более подробно современную ситуацию в далеко еще не решенной проблеме химической, а также предклеточной и раннеклеточной эволюции мы рассмотрим в последующих главах.

Однако пора обозначить основную задачу, которую ставит перед собою автор. Для этого кратко коснемся еще одного «наболевшего» вопроса: есть ли жизнь вообще, и разумная жизнь в частности, в других уголках космоса. Мы не случайно разграничиваем эти два понятия. Если развитие разума возможно лишь на базе уже существующей жизни, то жизнь вполне может существовать и развиваться в отсутствие разума.

Как известно, первая попытка обнаружить жизнь или ее следы на Марсе с помощью анализа марсианского грунта пока не принесла успеха. Не дало четкого ответа и исследование «марсианских» метеоритов (см. п. 4.2). Очевидно вопрос, есть ли в настоящее время или существовала ли ранее жизнь на Марсе, будет решаться предстоящей экспедицией на эту планету. Можно назвать еще несколько перспективных объектов в нашей Солнечной системе для поиска жизни или ее следов. Это спутник Юпитера Европа, на котором под коркой льда может скрываться водный океан, спутник Сатурна Титан, наконец, Венера, где, правда, нет водных массивов, но присутствует очень плотная атмосфера, в которой могли пройти, по крайней мере, ранние этапы становления жизни. Действительно ли на какой–то из этих планет присутствуют хотя бы простейшие формы жизни — этот вопрос может перестать быть тайной уже в XXI веке. Однако в настоящее время вопрос о присутствии жизни в Солнечной системе вне Земли остается открытым. Недавние открытия на Земле подсказывают перспективное направление поиска жизни на планетах, где есть водные массивы и вулканизм, но жизнь на поверхности невозможна из–за крайне низкой температуры. Речь идет о глубоководной придонной фауне, локализованной вблизи выходов лавы, газов, донных гейзеров. Первичными источниками энергии в этих изолированных мирках являются сероводород и метан, подвергающиеся анаэробному окислению в микроорганизмах. За их счет существуют черви, крабы, рыбы. Эти сообщества, использующие исключительно внутреннюю энергию Земли, практически не зависят от температуры и других условий на поверхности планеты. Так что будущей экспедиции на Европу придется взять с собою глубоководный аппарат.

Перенося взгляд на ближайшие звезды, необходимо, прежде всего, отметить, что практически все они обзавелись планетами. Об их присутствии судят по возмущениям в движении звезды и по некоторым другим признакам. Особое внимание привлекли карликовые звезды класса М как потенциально обитаемые системы (Scalo [et al.], 2007; Lammer [et al.], 2007; Tarter [et al.], 2007). До недавнего времени в других звездных системах удавалось зарегистрировать только планеты- гиганты — не меньшие, чем Юпитер. При этом существовала убежденность в существовании также планет, соизмеримых с Землей, как непосредственно обращающихся вокруг звезды, так и являющихся спутниками гигантов (von Bloh, 2003). Такая планета, масса которой только в 5 раз больше массы Земли, обнаружена на расстоянии 22,5 световых лет в созвездии Весы (Udry [et al.], 2007). Она обращается вокруг небольшой потухающей звезды (красного карлика) Gliese 581, находясь от нее на расстоянии около 10 млн км. Период ее обращения вокруг звезды — 13 земных суток. Благодаря тому, что звезда излучает относительно мало тепла, температура на планете 0…+40 °C, т. е. вода, если она там есть, находится в жидком состоянии. А это означает, что на планете может быть жизнь.

Определенно судить о существовании жизни на этой и других похожих на нее планетах, о которых станет известно, можно будет только при непосредственном их наблюдении. Особые надежды возлагают на спектральный анализ планет в других звездных системах, который, как полагают, скоро станет возможным благодаря усовершенствованию спектрографов и установке их на спутниках. Цветовая характеристика и анализ состава атмосферы предоставят необходимые данные для надежных выводов.

Однако обнаружение развитых (технологических) цивилизаций возможно уже теперь (Шкловский, 1976). Проявления деятельности такой цивилизации очевидны. Это, прежде всего, тепловой фон и фон электромагнитных волн, в том числе упорядоченные сигналы. Некоторые из этих сигналов, направленные для связи с космическими кораблями, с колониями на других планетах, а возможно, и с другими звездными системами, должны быть достаточно сильны, чтобы быть зарегистрированными на Земле.

Здесь мы отнюдь не отдаем дань фантастике. Проба сил была проведена с помощью аппаратуры, установленной на космическом аппарате Галилей (Galileo). Были исследованы 50 тел, в том числе планеты Венера, Марс, Луна, кометы и, наконец, Земля (Sagan [et al.], 1993; Geissler [et al.], 1995). С каждым телом Галилей сближался на расстояние около 100 тыс. км и осуществлял одну и ту же серию измерений. Прежде всего было установлено, что только на Земле атмосфера находится в термодинамически неравновесном состоянии: будучи весьма окислительной благодаря высокому содержанию свободного кислорода, она содержит полностью восстановленное соединение углерода (метан) в количестве, на многие порядки превышающем равновесное. Такая ситуация возможна, когда неравновесные концентрации веществ поддерживаются процессами жизнедеятельности: земные растения выделяют кислород, а некоторые микроорганизмы — метан.

Было показано также, что на Земле присутствует цивилизация, достигшая технологической стадии. Главным доводом явился анализ спектра электромагнитного излучения. Оно оказалось разбитым на диапазоны и модулированным по амплитуде, что указывало на использование этого излучения для передачи сигналов. Очевидно, что такие же подходы, но с применением многократно более совершенной аппаратуры, можно будет применить для поиска жизни и цивилизаций в других звездных системах. Многие исследователи полагают, что прямое наблюдение планет, похожих на Землю, в других звездных системах — дело ближайших десятилетий. Тогда же будет создана аппаратура, необходимая для поиска на них признаков жизни и цивилизаций.

Следует напомнить, что наша цивилизация очень молода. Она насчитывает около четырех тысячелетий (если вести отсчет от появления письменности), а научно–техническая революция, запущенная изобретениями Стивенсона, Фарадея, Эдисона, братьев Райт, Попова, Маркони, трудами Лобачевского, Максвелла, Лоренца, Эйнштейна, Менделеева, Пьера Кюри, по–настоящему началась не многим более 150 лет тому назад. Земная космонавтика стартовала полетом Гагарина немногим более 55 лет тому назад, а уже обследованы отдаленные области Солнечной системы.

Колонии на Луне и Марсе могут быть созданы в течение нескольких ближайших десятилетий. Усовершенствование связи позволит направить корабли к целям на окраинах и даже за пределами Солнечной системы. Начало этому уже положено (Fisk, 2005). Запущенный в 1977 г. аппарат «Voyager 1» через 5 лет достиг края Солнечной системы, определяемого как расстояние, на котором стихает солнечный ветер, вступивший в контакт со встречным межзвездным ветром. Это расстояние оказалось равным 94 астрономическим единицам (АЕ)[2]. И хотя связь с углубившимися в межзвездное пространство аппаратами прерывается из–за большой их удаленности, сам факт выхода земных аппаратов за пределы Солнечной системы знаменателен.

Однако эти, безусловно, грандиозные успехи не означают, что они позволят вскоре решить проблему существования внеземных цивилизаций. Еще античные философы, основываясь на постулате «ничто не бывает в единственном числе», полагали, что где–то в безднах космоса существуют другие миры, населенные людьми или подобными им существами. Против этой логики и сейчас трудно возразить.

Но пространство и время могут так разделить цивилизации, что общение между ними окажется неосуществимым. Действительно, о каком общении может идти речь, если на обмен посланиями понадобились бы тысячи или даже миллионы лет. Неодолимой проблемой могла оказаться и очень высокая мощность сигнала, необходимая для преодоления чудовищных расстояний, разделяющих цивилизации. Поэтому, рассуждая о единственности или множественности цивилизаций, мы должны иметь в виду ограниченную часть Космоса, которая по мере развития нашей цивилизации, а возможно, и других цивилизаций, будет расширяться, но распространение общения на межгалактические расстояния представляется фантастикой. Действительно, если отложить, как неконкретную, идею «временного туннеля», современная наука не допускает передачу сигнала со скоростью, превышающей скорость света, а для путешествий возможны только скорости ниже скорости света.

Исходя из вышесказанного, можно ограничить область ближайшего к нам космоса, в пределах которой вопрос о множественности или уникальности жизни (в том числе, разумной) реально исследовать экспериментально. Если ограничить эту доступную для коммуникаций область сферой радиусом 500 световых лет (на сигнал, посланный с Земли, немедленный ответный сигнал поступит не позже, чем через 1000 лет), то в ней окажутся 100 миллионов звезд (около 0,1% всех звезд нашей Галактики).

Существенно представлять, что если бы в доступной наблюдениям части космоса существовали другие цивилизации, то наша цивилизация практически наверняка оказалась бы самой молодой. Точно так же новорожденный в течение нескольких мгновений остается самым молодым жителем планеты. Однако космические «мгновения» таковы, что другие цивилизации, рожденные до нашей, были бы старше даже не на тысячи, а на миллионы и сотни миллионов лет. Нам трудно представить масштабы их деятельности и достижений, но очевидно, что технологический, в частности энергетический, фон «зрелой» цивилизации должен быть очень высоким и излучать не из какой–то точки (планеты), а от значительно более обширной области или даже многих областей в системе данной звезды и даже группы звезд. Попытки прощупать космос с помощью доступных нам средств (оптических и радиотелескопов, спектральных приборов) позитивного результата пока не принесли.

Следует полагать также, что более развитые и не менее любознательные цивилизации давно обратили бы внимание на Солнечную систему, обнаружили и исследовали бы ее планеты. Уже 2,5 миллиарда лет состав атмосферы Земли (в частности, высокое содержание свободного кислорода, присутствие, одновременно, значительного количества метана, свидетельствующее о неравновесном состоянии атмосферы) указывает на присутствие на ней жизни. Уже в течение 500 миллионов лет Земля покрыта растительностью, которая могла быть зарегистрирована колориметрической и спектральной аппаратурой. Такой заповедник жизни не остался бы незамеченным. Снаряжение на Землю экспедиции должно было бы состояться, по крайней мере, если следовать нашему представлению о любознательности как главном двигателе научного и технического прогресса. С появлением на Земле людей высокоразвитые пришельцы вступили бы с ними в контакт точно так же, как вступали в контакт с туземцами цивилизованные миссионеры и ученые.

Однако науке такие, как, впрочем, и иные контакты с пришельцами не известны. Предварительный вывод таков: вне Земли разумной жизни нет. Естественно, речь идет о той области космоса, а точнее, нашей Галактики, которая доступна для коммуникаций (см. выше). Объективности ради следует заметить, что путешествие на расстояние, исчисляемое сотнями световых лет, может оказаться нереальным даже для высокоразвитой цивилизации. Значительно проще для нее было бы попытаться начать переписку. Но если такая цивилизация и обнаружила признаки жизни на Земле, вступать в радиообмен у нее пока нет оснований.

Действительно, наша цивилизация совсем недавно, лет тридцать тому назад, стала приобретать внешние признаки, свидетельствующие о ее вступлении в технологическую стадию, и, следовательно, о приобретении ею способности к космическим коммуникациям. В частности, она стала источником достаточно высокого фона электромагнитных излучений явно искусственного происхождения. Однако информация об этом находится еще на пути к ближайшим «перспективным» звездным системам. До получения ответного сигнала или иной надежной информации (на что могут уйти столетия) следует, исходя из принципа принятия наиболее простой гипотезы, считать нашу цивилизацию уникальной или, по крайней мере, очень редким явлением. К такому же выводу пришел И. С. Шкловский в 1976 г., и за последующие годы, несмотря на существенный прогресс в конструировании чувствительных измерительных приборов, в первую очередь спектрометров для разных диапазонов волн, принципиально новые результаты не получены.

Уникальность нашей цивилизации не имеет однозначного объяснения. Предварительно можно предложить несколько версий.

Первая версия — удачное расположение Солнечной системы вдали от ядра Галактики, уникальные свойства Солнца, в частности, высокая стабильность и оптимальный спектр излучения, а также и самой Земли — ее химический состав, размеры, параметры орбиты, обеспечивающие условия, необходимые для развития жизни вплоть до ее высших форм.

Придается значение также тому факту, что Солнце возникло как одиночная звезда. Многие звезды рождаются и затем продолжают существовать группами. В таких скоплениях планетные системы отдельных звезд нестабильны, т. к. орбиты планет подвергаются возмущениям со стороны других звезд, существенно увеличивающих вероятность искажения орбиты и столкновений. Возникновение жизни и, главное, длительная эволюция в таких условиях маловероятны.

Однако даже если значительная часть звезд находится в скоплениях, в доступном космосе присутствует еще много одиночных звезд. По последним данным почти все они обзавелись планетами. Планеты, похожие на Землю, обращающиеся вокруг самой звезды или являющиеся спутниками более крупных планет, также не должны быть редкостью (Lissauer, 1999). Поэтому первая версия не кажется убедительной.

Вторая версия — чрезвычайно низкая вероятность возникновения жизни (т. е. образования способной к воспроизведению клетки) даже при благоприятных для того условиях. Но коль скоро жизнь возникла, велика вероятность, что ее эволюция приведет к разумной жизни.

По этой версии нам просто повезло, что очень редкое событие — зарождение жизни — произошло на Земле.

Третья версия — при достаточно высокой вероятности возникновения жизни и даже образования сложных форм, в том числе многоклеточных, включая растения и животных, крайне мала вероятность реализации варианта эволюции, который, в итоге, приводит к появлению разумных существ.

По этой версии вероятность появления разумных существ в результате неизбежно длительной эволюции (на Земле почти 4 миллиарда лет непрерывного развития) зависит от множества случайных событий как внутриклеточных (мутации по Дарвину), так и внешних, включая мощные природные катаклизмы. Все эти события, происходя в должные моменты, направляют эволюцию в определенное русло. Любое отступление уведет эволюцию в сторону от перспективного до того момента направления либо вообще ликвидирует это направление.

Согласно обсуждаемой версии, как и предыдущей, Земля вытащила счастливый билет. Однако между этими версиями существует принципиальное различие. Согласно одной — лимитирующим этапом предполагается появление жизнеспособной клетки. Дальнейшая эволюция может с достаточно высокой вероятностью привести к появлению мыслящих существ.

Согласно же другой версии, вероятность появления жизни велика везде, где есть благоприятные условия, а особая судьба Земли в том, что из многих планет, обретших жизнь, только здесь эволюция привела к крайне маловероятному событию — появлению разумного существа, человека. Среди главных признаков, отличающих разумные существа от остальных, в том числе высокоразвитых существ, обычно отмечают способность к ассоциативному и абстрактному мышлению, склонность к обобщениям и творчеству.

Имея в виду обсуждаемые нами проблемы, добавим, что разумному существу свойственно проявлять интерес к прошлому и задумываться о будущем.

В последующих главах мы обсудим предложенные выше версии. Для этого придется рассмотреть широкий спектр вопросов, начиная от процессов, протекавших в период возникновения Солнечной системы. Будут рассмотрены современные концепции химической, предкле- точной и раннеклеточной эволюции. Мы обсудим, правда на чисто интуитивном уровне, могли ли все эти этапы становления жизни быть выполнены в сроки, отведенные для них на Земле. Будет прослежено воздействие на ход эволюции многократно имевших место на Земле глобальных катастроф и обращено внимание на опасность для человечества грядущих катастроф, как локальных (касающихся только Земли), так и космического масштаба. Имея в виду необходимость противостояния этим последним (пусть и в отдаленном будущем), будут обсуждены пути повышения интеллектуальных возможностей людей.

Книга вполне доступна читателю, имеющему современное среднее образование, т. е. знакомому с основами физики, астрономии, химии, а также клеточной и молекулярной биологии. Автор надеется также, что книга привлечет внимание интересующихся обсуждаемыми проблемами специалистов.

В расчете на квалифицированного читателя приведен подробный список использованной литературы.

Глава 2 РАННЯЯ ЗЕМЛЯ

2.1 Образование солнечной системы

Около 4,6 миллиардов лет тому назад газопылевая туманность, из которой затем сформировалась наша Солнечная система, вступила в фазу сжатия. Участившиеся столкновения пылевых частиц вызывали разогрев материи особенно в более плотных центральных областях. Поначалу тепло свободно излучалась в пространство. Однако по достижении достаточно высокой плотности отток тепла оказался затрудненным, а затем почти прекратился. Вследствие этого плотное ядро туманности, в котором из газов преобладал водород, стало разогреваться. Когда температура достигла нескольких миллионов градусов, началась реакция слияния ядер водорода, протекающая с выделением большого количества энергии. Хотя с повышением давления газов в центральной области туманности сжатие прекратилось, запущенная термоядерная реакция поддерживала высокую температуру плотного ядра — молодого Солнца.

Параллельно изменялась структура периферии туманности. Вследствие сжатия скорость ее вращения возрастала (при сохранении общего момента количества движения), и она трансформировалась в быстро вращающийся диск. При этом резко участились столкновения пылевых частиц, сорбировавших на себе газы и вещества, синтезированные в разогретой туманности. Сталкивавшиеся частицы слипались (происходила аккреция). Процесс аккреции шел крайне неравномерно, вследствие чего стали образовываться тела разного размера. Немногие тела достигли крупных размеров. На завершающих этапах формирования этих тел — будущих планет — решающую роль сыграли силы гравитации: на протопланеты сплошным потоком падали более мелкие образования. При столкновениях выделялось тепло. Образовавшиеся в горниле термоядерного котла молодого Солнца и периодически выбрасываемые в окружающее пространство короткоживущие радиоактивные элементы сорбировались на пылинках и увеличивали разогрев укрупнявшихся тел.

На завершающих стадиях формирования планет их поверхность, в том числе поверхность Протоземли, оказалась расплавленной. Когда

материал для аккреции был в значительной степени исчерпан, начался процесс остывания планет. Анализ изотопного состава радиоактивных семейств в сохранившихся с тех пор минералах, занесенных на Землю как метеориты, позволил оценить минимальный возраст Солнечной системы в 4,6 миллиарда лет (Baker [et al.], 2005). Реальность описанного выше процесса формирования Солнечной системы подтверждается современными астрономическими наблюдениями. Обнаружено много космических объектов, которые представляют собою звездные системы на разных стадиях формирования: от только приступивших к сжатию туманностей до быстро вращающихся дисков с молодой звездой в центре (Habing [et al.], 1999).

Медленное вращение многих зрелых звезд, в том числе нашего Солнца, связывают с присутствием планет, которые берут на себя часть момента количества движения системы. Именно эти наблюдения позволили с достаточной степенью уверенности описать поэтапно процесс формирования из газовой туманности нашего Солнца и обращающихся вокруг него тел. С другой стороны, исследование Солнечной системы изнутри позволяет представить структуру других планетных систем, т. к. основные принципы их формирования должны быть общими. А это означает, что внутренние (ближайшие к звезде) планеты — небольшие и плотные (как Земля), а внешние — большие и рыхлые (как Юпитер и Сатурн). Крупные планеты уже обнаружены около многих звезд. При этом использованы такие методы, как фотометрия (определялось периодическое снижение яркости звезды при прохождении планеты перед диском звезды), допплеровская техника, позволяющая определять изменения скорости приближения или удаления звезды при ее движении по орбите, вызванные взаимодействием звезды с крупной планетой (или планетами). В разных звездных системах уже обнаружено около двадцати планет, подобных Юпитеру, и даже более крупных, но до настоящего времени не удалось выявить планеты, по размерам близкие Земле, обращающиеся вокруг других звезд или вокруг крупных планет, хотя существует полная уверенность, что они присутствуют во многих звездных системах (Lissauer, 1999). Для обнаружения этих планет необходимо существенно повысить чувствительность аппаратуры, в том числе оптических и радиотелескопов. Усовершенствование спектральных методов позволит не только обнаружить подобные Земле планеты, но и непосредственно их исследовать, в частности провести анализ поверхности планет и их атмосферы. По мнению многих специалистов, новых открытий следует ожидать уже в течение ближайших десяти–двадцати лет. Однако в настоящее время могут быть исследованы только объекты Солнечной системы и, в первую очередь, сама Земля.

2.2 История ранней Земли. Образование Луны

Когда со времени образования Солнечной системы прошло около 100 миллионов лет, на поверхности первоначально расплавленной Земли стала образовываться твердая корка. Однако начавшийся было процесс формирования земной коры был прерван столкновением Земли с другой планетой, по массе близкой Марсу. В результате удара и вызванного мгновенным разогревом взрыва в космос было выброшено громадное количество вещества. Оно принадлежало, главным образом, планете–пришельцу, однако значительное количество вещества Земли также оказалось в космосе. Из этого материала сформировался наш единственный спутник — Луна, а на Земле осталась глубокая воронка, в которой впоследствии разместился самый большой и глубокий океан — Тихий. Выделившееся при столкновении тепло было столь значительным, что поверхность Земли вновь оказалась расплавленной. Это произошло 4,45 миллиарда лет тому назад (Newsom and Taylor, 1989). Предложена и несколько иная трактовка этого события (Asphaug [et al.], 2006). Согласно этой трактовке, тогда столкнулись две протопланеты (планетезимали). Именно при их столкновении и фактическом слиянии образовалась Земля, обращающаяся вокруг Солнца по почти круговой орбите. Тогда же из выброшенного в космос материала обеих протопланет сформировалась Луна.

Независимо от конкретных обстоятельств, приведших к образованию Луны, на этом событии в истории Земли следует остановиться более подробно.

Луна оказала существенное влияние на поведение Земли и, как следствие, на ее климат. Столкновение с крупным телом и образование Луны вызвали наклон земной оси по отношению к орбите движения Земли вокруг Солнца. Именно этот наклон (около 23,5°) обусловливает смену времен года на нашей планете. От наклона земной оси зависит и климат в любом регионе планеты.

Но воздействие среды — один из главных факторов, задающих направление эволюции живых существ. Первоначально Луна сформировалась очень близко от Земли — на расстоянии 20–30 тыс. км. В тот период Луна оказывала сильное возмущающее воздействие на атмосферу Земли и вызывала приливы сначала в расплавленной коре, а затем — в океанах и морях. В тот период Земля вращалась вокруг своей оси значительно быстрее, чем ныне: длина суток составляла около 6 часов. Приливные явления, создавая трение, замедляли вращение Земли, увеличивая длину суток. Вследствие этого (для сохранения момента импульса системы) Луна стала удаляться от Земли. Сейчас она находится на расстоянии около 380 тыс. км и продолжает удаляться со скоростью 3,5 см в год. 4 миллиарда лет тому назад Луна успела удалиться на 140 тыс. км, и ее воздействие на Землю перестало быть экстремальным.

Согласно преобладающим ныне представлениям, глобальное плавление коры в истории Земли происходило, как минимум, еще один раз. В отличие от всех событий, происходивших на Земле ранее, это происшествие «документировано» благодаря появлению Луны, которая быстро растеряла свою первоначальную атмосферу.

Вода также испарилась, по крайней мере, из поверхностных слоев. Благодаря этому на Луне почти с самого ее возникновения не было ветровой и водной эрозии, и самые древние детали рельефа, близкие по возрасту самой Луне, сохранились до наших дней (см. вкладки: ил. 1).

Ударные кратеры выявлены и на других планетах (см. цв. вкл. ил. 2–4).

Наблюдение систем перекрывающихся лунных кратеров и лавовых потоков, а также анализ доставленных на Землю проб лунного грунта позволили установить, что сильнейшие метеоритные ливни обрушились на Луну 4,1–3,8 миллиардов лет тому назад (Maurer [et al.], 1978; Strom [et al.], 2005; Gomes [et al.], 2005). Судя по кратерам, размеры некоторых метеоритов превышали 10 км.

Однако центр тяжести системы Земля — Луна находится в Земле. Поэтому основные потоки метеоритов принимала на себя Земля. Согласно подтвержденной расчетами гипотезе, в тот период происходили выплескивания материала астероидного пояса, вызванные нарушениями орбитального движения планет–гигантов (Strom [et al.], 2005; Gomes [et al.], 2005; Tsiganis, 2005).

По мнению некоторых авторов, в этот период кора Земли вновь расплавилась, а уже существовавший до того океан испарился (Chyba, 1993; Wilde, 2001). Эти сведения из ранней истории Земли имеют прямое отношение к вопросу о возникновении жизни на Земле, т. к. вызванное сильнейшим разогревом (до тысячи градусов и более) плавление коры каждый раз приводило бы к ее стерилизации. Если на Земле ранее уже были осуществлены какие–то шаги на пути становления жизни, т. е. были синтезированы сложные органические соединения или даже присутствовали живые организмы, то после очередного стерилизующего события все должно было начинаться сначала.

Принято считать, что линия жизни на Земле, продолженная до наших дней, могла иметь начало не ранее 3,9–3,8 миллиардов лет тому назад, ибо именно с тех пор тотального плавления земной коры не было ни разу. Этот срок обозначен геологами на основании исследования древнейших скальных пород как вулканического, так и осадочного происхождения, выходы которых обнаружены на разных континентах: в Гренландии, Австралии, Южной Африке, Восточной Сибири. Метод определения возраста минералов основан на количественном определении газообразных продуктов радиоактивного распада, накапливающихся в толще минерала. Из расплава эти продукты улетучиваются, и отсчет возраста минерала начинается после его затвердевания. Подходящим для такого исследования является семейство 40К (К-захват) — > 40Аг. Период полураспада 40К составляет 1,3 • 10^9 лет. Определение содержания в минерале инертного газа 40Аг относительно 40К позволяет определить время, прошедшее после последнего плавления минерала. Именно так, по возрасту самых древних минералов, был определен промежуток времени после последнего глобального плавления Земли — почти 4 миллиарда лет.

К тому времени в центральной области Земли сформировалось расплавленное железоникелевое ядро, в котором, по последним данным, присутствуют и силикаты (Elliott, 2007). Его окаймляет расплавленная мантия, образованная, главным образом, силикатами, окислами металлов, базальтами и насыщенная разнообразными газами. Затвердевшая кора 4 миллиарда лет тому назад была тоньше нынешней. Присутствующая в верхних слоях мантии магма во многих местах прорывала кору и разливалась на поверхности. Вместе с лавой наружу прорывались газы, которые формировали раннюю атмосферу Земли. Представлять как можно точнее состав ранней атмосферы принципиально важно для правильного направления рассуждений о химических реакциях, протекавших тогда в атмосфере, и, в первую очередь, о синтезах органических соединений, которые являлись необходимыми стадиями формирования среды, в которой могла появиться жизнь.

2.3 Атмосфера ранней Земли и ее роль в доклеточной эволюции

Самым распространенным элементом во Вселенной является водород. В газово–пылевой туманности, из которой сформировалась Солнечная система, также преобладал водород. Поэтому естественной была гипотеза Опарина и Юри о преобладании в ранней атмосфере Земли водорода. Это означало бы, что другие атомы и молекулы находились в максимально восстановленном состоянии. Так, металлы должны были существовать, в основном, в чистом виде, а не в форме окислов. В атмосфере преобладали бы соединения, богатые водородом: метан, аммиак, сероводород. В присутствии паров воды восстановительная атмосфера благоприятна для синтеза сложных органических соединений. В источниках энергии, необходимой для осуществления реакций, также не было недостатка. К слову, заметим, что по данным разных исследовательских групп, анализировавших химический состав метеоритов, обнаруженных во льдах Антарктиды, воду, аммиак, а также некоторые сложные органические соединения, включая аминокислоты, принесли на Землю метеоритные дожди.

Благодаря отсутствию в атмосфере свободного кислорода (и, соответственно, озона) она не являлась препятствием для интенсивного ультрафиолетового излучения Солнца, которое практически без потерь достигало поверхности Земли. Другими источниками энергии были мощные разряды атмосферного электричества, потоки ионизирующих частиц с Солнца и из дальнего космоса и, наконец, тепло, доставлявшееся раскаленной лавой, горячими источниками, все еще многочисленными метеоритами, энергия торможения которых освобождалась в форме тепла.

По идее Опарина и Юри образовавшиеся в атмосфере органические вещества накапливались в водоемах («первичный бульон»). Юри и Миллер первыми поставили эксперименты, моделирующие процессы, которые могли идти на ранней Земле в описанных выше условиях (Miller and Urey, 1956; Miller, 1986). Они пропускали электрические разряды через обладающую восстановительными свойствами смесь газов в герметически закрытой колбе, снабженной электродами. В смеси обычно присутствовали водород, метан, аммиак, пары воды и др. Продуктами реакций оказались формальдегид, аминокислоты, жирные кислоты и даже более сложные соединения.

Расчеты показали, что благодаря высокой эффективности синтеза органических соединений в атмосфере подобного состава в течение нескольких миллионов лет на Земле могло накопиться достаточно разнообразной органики для образования концентрированного «первичного бульона», что позволило бы осуществиться взаимодействиям, ведущим к образованию еще более сложных молекул, в том числе полимеров. Первоначально образование коротких белковых молекул (пептидов) в смеси аминокислот удалось надежно зафиксировать лишь при использовании повышенной температуры (110–120 °C) в безводной среде (Fox and Middlebrook, 1954). Осуществление процесса в безводной среде обусловлено тем, что при образовании пептидной связи освобождается молекула воды. Поэтому в соответствии с законом действующих масс в водной среде равновесие реакции образование–разрыв пептидной связи смещено в сторону разрыва связи, сопровождающегося связыванием молекулы воды (гидролиз). Однако позже было показано, что при ориентированной сорбции реагентов на твердой поверхности реакции, в том числе образование пептидной связи, осуществляются в значительно более мягких условиях. Большое значение могло иметь присутствие веществ, способных связывать воду, как карбодиимид, цианоген и др. Недавно был продемонстрирован способ образования пептидов из аминокислот в присутствии карбонилсульфида (COS). Примечательно, что этот процесс эффективен в водной среде при комнатной температуре (Leman [et al.], 2004). Авторы подчеркивают, что COS является распространенным вулканическим газом, и, следовательно, этот процесс мог осуществляться в предбиологический период вблизи выходов лавы и горячих источников, а также на океаническом дне. В целом модельные эксперименты подтвердили практическую осуществимость химической эволюции, т. е. добиологического образования сложных органических молекул, из которых и могли быть сформированы первые живые организмы. Только позже, уже в ходе клеточной эволюции по мере освоения клетками все более сложных органических синтезов необходимость в поступлении соответствующих продуктов из среды отпала.

Однако со временем представление о составе, а следовательно, и свойствах ранней атмосферы Земли существенно изменилось (Kerr, 1980; Расе, 1991; Kasting and Ackerman, 1986). Поводом для такого пересмотра явились результаты геохимического анализа древнейших осадочных пород, возраст которых 3,9–3,8 миллиардов лет. Эти породы в значительной степени сложены из известняков, что указывает на высокое содержание углекислоты (СО_2) в атмосфере, достигавшее 70%. Это значение многократно выше содержания СО_2 в нынешней атмосфере. Таким образом, ранняя атмосфера Земли не обладала сильными восстановительными свойствами. На это указывает и присутствие в древнейших минералах окислов металлов (Summers and Chang, 1993). В образовании этих минералов мог участвовать кислород, освобождающийся при радиолизе воды, а также окись азота, образующаяся в атмосфере при электрических разрядах. Именно благодаря связыванию кислорода в окислах металлов он не накапливался в значительном количестве в атмосфере Земли. Модельные эксперименты показали, что под действием электрического разряда, ультрафиолетового излучения или других видов энергии в газовой смеси, модифицированной присутствием СО_2 и кислорода, возникали разнообразные органические соединения, причем выходы их были сопоставимы с выходами в газовой смеси с сильно восстановительными свойствами (Schlesinger and Miller, 1983; Miyakawa [et al.], 2002).

Однако остается много вопросов. Для эффективного протекания синтетических процессов концентрация реагентов должна быть достаточно высока (не менее 10 5 М, т. е. порядка 1018–10^19 молекул в литре). Была ли достижима эта пороговая концентрация на ранней Земле при осуществлении синтезов в близких к нейтральным условиях?

Следует также иметь в виду, что наряду с синтетическими процессами под действием тех же источников энергии должны были идти обратные процессы деструкции. Их интенсивность зависела от разных обстоятельств, которые полностью учесть невозможно. По современным оценкам на ранней Земле синтезировалось более 2 миллионов тонн формальдегида в год, что обеспечивало его концентрацию в «первичном бульоне» около 0,02 М. В значительном количестве поступал также цианистый водород и другие реакционноспособные соединения, что обеспечивало осуществление все более и более сложных синтезов в ходе химической эволюции (Taillades [et al.], 1998).

Описанные выше результаты модельных экспериментов подтверждают принципиальную возможность сложных органических синтезов в предполагаемых на ранней Земле условиях, но не могут служить доказательством, что эти процессы действительно имели место. В древнейших осадочных породах аминокислоты, азотистые основания и другие сложные органические соединения не обнаружены. Однако это не доказывает отсутствия этих соединений в тот период, ибо из–за тепловых и других воздействий они могли не сохраниться.

Тем не менее, весьма убедительные свидетельства присутствия этих веществ на ранней Земле получены. Упали они, в буквальном смысле этого слова, с неба. В 1969 году вблизи города Марчинсон в Австралии «приземлился» метеорит, имевший в поперечнике около 50 см.

Марчинсонский метеорит принадлежит к углистым хондритам[3]. Такое наименование обязано высокому содержанию в углистых хондритах углерода (30%) и присутствию хондрул — зернистых структур, образованных, главным образом, силикатами, но содержащих также окислы и соли металлов. Углистые хондриты богаты водой (до 20%). Они являются древнейшими минералами Солнечной системы: радиоизотопные методы показывают, что их возраст около 4,6 миллиардов лет. Следовательно, они образовались в период формирования планет (McSween, 1989). В Марчинсонском метеорите, в других метеоритах этого типа был обнаружен широкий набор аминокислот, а также азотистые основания, сахара, жирные кислоты, другие сложные органические соединения, в том числе, порфирины (Pizzarello, 2004; Meierhenrich [et al.], 2004).

Принятые меры предосторожности полностью исключили возможность заноса продуктов жизнедеятельности земных организмов. К тому же в земных организмах отсутствуют некоторые аминокислоты и другие органические вещества, обнаруженные в метеоритах. Многие из них получены в модельных экспериментах, о которых говорилось выше, хотя набор «космических» аминокислот богаче, и в нем присутствуют аминокислоты с более сложными боковыми группами. Воспроизведен также «космический» синтез как аминокислот (Nuevo [et al.], 2008), так и сложных гетероциклических соединений — предшественников порфиринов и других биологических кофакторов (Mierhenrich [et al.], 2005).

Из самого факта обнаружения сложной органики в углистых хондритах, как и в материале комет, также образовавшихся в период формирования Солнечной системы, следует однозначный вывод: в газовопылевой атмосфере молодого Солнца уже были осуществлены как ранние (т. е. использующие непосредственно газы атмосферы), так и дальнейшие стадии химической эволюции, которые затем усложнялись на сформировавшихся планетах и других телах Солнечной системы.

Этот вывод подтверждается прямыми наблюдениями. Спектральный анализ показал, что в газовых скоплениях, из которых только будут формироваться звездные системы, уже присутствуют разнообразные органические вещества. Поэтому можно предполагать, что часть органики, обнаруженной в метеоритах и кометах, была образована еще до формирования Солнечной Системы (Irvine, 1998; Busemann [et al.], 2006).

В результате дальнейшего слипания пылинок органика оказалась замурованной в минералах, а также во льду и замерзшей углекислоте. Сохранение в метеоритах сложных органических соединений в течение 4,6 миллиардов лет можно объяснить рядом факторов, в первую очередь, низкой температурой, глубоким вакуумом, защищенностью от излучений в толще минерала. В ранних, да и в не очень ранних осадочных породах земного происхождения сложные органические вещества (аминокислоты, азотистые основания, сахара, липиды и др.), как таковые, не сохранились, т. к. не могли избежать деструкции и химических превращений при земных температурах. Вследствие этого органика в земных минералах обнаруживается только в форме керогенов — конгломератов плохо растворимых органических веществ, в основном, углеводородов.

Особо следует отметить возможность формирования сложных органических соединений уже после формирования Солнечной системы на поверхности астероидов и комет при действии космических излучений на сорбированные газы и все усложняющиеся вещества.

Недавно с участием российских ученых были осуществлены органические синтезы (исходное вещество — формамид) под действием жесткого излучения в условиях, которые могут иметь место на поверхности тела, летящего в космосе. В опытах были использованы фрагменты метеоритов, предварительно лишенные органики. Среди продуктов были обнаружены вещества, найденные ранее в метеоритах (аминокислоты, сахара и даже нуклеозиды, присутствующие в рибонуклеиновой кислоте — РНК (Saladino [et al.], 2015,2016).

Мы уже говорили о грандиозных метеоритных потоках, выпавших на Землю около 4,0 миллиардов лет тому назад. Многие исследователи считают, что углистые хондриты, преобладавшие в этих потоках, а также кометы, захваченные Землей, принесли значительную часть воды, присутствующую на планете. С этим же материалом на Землю попало много космической органики. Подсчитано, что практически весь ныне присутствующий на Земле углерод мог быть занесен из космоса именно в тот период (Pflug, 1984; Oro [et al.], 1990; Chyba and Sagan, 1992). Значительная часть органики, доставленной метеоритами, должна была подвергнуться пиролизу из–за разогрева при прохождении атмосферы и взрывном столкновении с Землей, поверхность которой, к тому же, могла быть расплавлена предыдущими столкновениями.

Однако органика, выброшенная при взрыве в верхние слои атмосферы, могла сохраниться. Основной же приток органики на Землю мог идти с плавно оседавшей космической пылью (Raulin and Greenberg, 1997). Существенно, что пылинки размером до нескольких десятков микрон легко тормозятся практически без разогрева еще в верхних слоях атмосферы и надолго в ней задерживаются (Anders, 1989). Важным источником достигавшей Земли космической органики были кометы. 4 миллиарда лет тому назад засоренность межпланетного пространства разного калибра и состава «камнями», в том числе кометами, была многократно выше, чем в наше время. Их газово–пылевые хвосты формируются из материала кометы, освобожденного благодаря таянию ледяной шубы и испарению твердой углекислоты при сближении кометы с Солнцем. В этом материале значительную долю составляет (и составляла) органика. Изрядно «похудевшие» кометы удалялись, а их хвосты рассеивались во внутренних областях Солнечной системы, пополняя запас космической пыли.

Присутствие большого количества органики в материале комет доказано прямыми исследованиями кометы Галлея. В 1986 г. с нею сблизилась космическая станция «Вега‑1», с борта которой были проведены спектральные анализы. Тогда же были взяты пробы материала хвоста кометы. Оказалось, что значительную часть кометной органики составляют ненасыщенные углеводороды, азотсодержащие (в том числе циклические) и другие весьма реакционноспособные соединения. Космическая пыль оседает на Землю непрерывно с момента ее появления. В наши дни ее приток составляет по одним данным 3 тыс. тонн в год, по другим — не менее 10 тыс. тонн в год. 10% космической пыли составляет органика. 4 миллиарда лет тому назад запыленность околосолнечного пространства была в сотни раз больше. Соответственно, приток органики из космоса был многократно выше (Chyba, 1993; Cooper, 2001; Llorca, 2004; Cockell and Bland, 2005).

Таким образом, если основываться на этом подходе, 4 миллиарда лет тому назад атмосфера Земли оказалась насыщенной разнообразной и реакционноспособной космической органикой, благодаря чему химическая эволюция могла развиваться независимо от того, успела ли накопиться органика местного происхождения. Очевидно, что в этом случае теряет остроту полемика о составе ранней атмосферы Земли, хотя свой вклад в химическую эволюцию могли внести и земные синтезы.

Изложенные выше представления об условиях, существовавших на ранней Земле, являются доминирующими, но не единственными. Соответствующей этим представлениям концепции нормально теплой ранней Земли (вода в океане — жидкость), временами раскаленной до плавления коры столкновениями с астероидами, противостоит альтернативная концепция нормально обледеневшей Земли, временами оттаивавшей благодаря столкновениям с астероидами. Во времена, о которых идет речь (4,4–4,0 миллиарда лет тому назад), светимость Солнца была ниже нынешней в начале этого срока на 40%, а в конце — не менее чем на 30%. Расчеты показывают, что в этих условиях даже при высоком содержании углекислоты и метана в атмосфере нормальным состоянием Земли было оледенение.

Предполагается, что толщина ледяного покрова на океане могла составить 300 м (Bada [et al.], 1994). Достаточное для прекращения оледенения количество тепла могло быть выделено при столкновении Земли с крупным (размером около 100 км) астероидом или с дождем астероидов меньшего размера. Эти события в те времена происходили достаточно часто. Необходимость расплавить громадный массив льда снижала величину разогрева.

В результате Земля избегала раскаленного состояния, но становилась теплой. За время оледенения подо льдом скапливались газы, поднимавшиеся от дна, где действовали термальные источники, происходили извержения и истечения лавы. Накопленные подо льдом газы поступали в потеплевшую атмосферу и вступали в химические реакции, производя разнообразные органические соединения. Углекислота и метан создавали парниковый эффект, продлевавший теплый период на Земле.

Циклы «глобальное оледенение — индуцированное потепление» могли многократно повторяться, причем органические соединения, синтезированные в течение теплых периодов, сохранялись в холодные периоды оледенения и могли быть впоследствии использованы для получения более сложных соединений.

Правдоподобность такого подхода подтверждается длительными глобальными оледенениями, действительно имевшими место около 2 миллиардов и 600 миллионов лет тому назад, т. е. в периоды, активно исследуемые геологическими и палеонтологическими методами. Каждое из них продолжалось многие миллионы лет, и выход в состояние теплой Земли был принудительным: помимо мощных импактов (столкновений с астероидами) называлась вулканическая активность.

Окончательный выбор между гипотезами, моделирующими условия, существовавшие на ранней Земле, еще не сделан. Некоторые новые данные еще более обостряют полемику. Так, согласно Tian [et al.] (2005), водород, которого было очень много в первичной атмосфере Земли, убывал в сотни раз медленнее, чем следовало из данных других авторов, и, следовательно, восстановительная атмосфера «по Опарину» могла продержаться значительно дольше, чем полагают сторонники раннего формирования окислительной (бедной метаном и богатой окислами углерода) атмосферы. Но в таком случае синтезы сложных органических соединений в достаточном для этапа химической эволюции объеме могли быть в необходимый срок осуществлены на Земле без непременного участия космической органики (см., однако, Catling, 2006).

2.4 Возможные сроки осуществления доклеточной эволюции

Необходимо принять во внимание, что химическая эволюция, начавшись, как полагает большинство исследователей, не ранее 3,9 миллиардов лет тому назад, должна была привести к появлению клеточных форм жизни менее чем через 50 миллионов лет. Это ограничение накладывается обнаруженными недавно признаками существования жизни 3,8–3,85 миллиардов лет тому назад. Основанием для такого утверждения явилась повышенная доля легких изотопов углерода, железа и других элементов в древнейших обнаруженных осадочных породах, формирование которых относят именно к этому интервалу времени (Schidlowski, 1992,1995; Mojzsis [et al.], 1996). Считается, что клеточная мембрана несколько более проницаема для легких изотопов. Это приводит к их более высокому содержанию в молекулах биологического происхождения по сравнению с молекулами, образованными небиологическим путем. Преобладание легких изотопов над тяжелыми в биологических молекулах незначительно.

Так, для углерода (12С/13С)биол/(12С/13С)небиол = 1,01. Однако это превышение вполне регистрируемо. Принимая приведенные результаты, необходимо учитывать их предварительный характер. В частности, предстоит еще убедить оппонентов (van Zuilen [et al.], 2002; Fedo [et al.], 2006) в том, что исследованные породы действительно являются осадочными.

В настоящее время у исследователей нет единого мнения, достаточно ли было 10–50 миллионов лет для всей доклеточной эволюции. Многим этот срок кажется недостаточным. С другой стороны, Сидней Миллер и его коллеги полагают, что от начала химической эволюции до появления клеточных форм жизни могло пройти всего 5–10 миллионов лет (Lazcano and Miller, 1996).

Аргументируя в пользу этого постулата, авторы обращают внимание на то, что синтезированные в ходе химической эволюции органические соединения были подвержены деструкции под действием тех же энергетических факторов, которые участвовали в их образовании. Поэтому медленно прогрессировавшие конгломераты (доклеточные образования) были обречены на инволюцию из–за деструкции составлявших их органических молекул. По этой логике вся доклеточная эволюция должна была пройти достаточно быстро, чтобы участвующие в ней конгломераты органических веществ успели превратиться в клетки — заключенные в малопроницаемую оболочку (мембрану) автономные образования, которые оперативно обновляют свой состав, захватывая вещества извне и осуществляя собственные синтезы. Накопив определенный избыток образующих их компонентов, клетки делятся на равноценные дочерние клетки. Именно эти присущие клеткам качества — обновление состава путем многократно ускоренных катализом синтезов и размножение делением — обезопасили их от гибели из–за спонтанной и индуцированной деструкции органических молекул. Весьма конкретный срок, отпущенный на всю доклеточную эволюцию, авторы выводят из предельного срока «жизни» органических молекул в Мировом океане.

Согласно их концепции, вследствие циркуляции вод Мирового океана все присутствующие в нем молекулы в течение 10 миллионов лет обязательно попадают в зону извержения донных вулканов, где органика подвергается термическому разложению. Деструкция органических соединений при нагреве, действии излучений и по иным причинам безусловно имела место и оказывала существенное влияние на темп доклеточной эволюции, однако предложенное Миллером и коллегами обоснование отпущенного ими срока на доклеточную эволюцию не кажется убедительным. Кроме того, океан не был единственным местом, где различные мультимолекулярные комплексы «пытались» трансформироваться в клетки. Предпочтительным полигоном для таких попыток могла оказаться увлажненная твердая поверхность и запыленная влажная атмосфера. К этому вопросу мы еще вернемся. Здесь лишь отметим, что большую роль в темпе доклеточной эволюции имела эффективность нуклеации, т. е. частота зарождения мультимолекулярных комплексов, претендующих на превращение в клетки. В зависимости от многих обстоятельств (эффективности предшествовавших этапов химической эволюции, пространства, доступного для формирования и развития этих комплексов, и др.) число этих центров могло бы отличаться на много порядков. Соответственно и сроки, основанные не на конкретном знании, а на предположениях, могут в интерпретации разных авторов кардинально отличаться.

Выше мы придерживались наиболее распространенной версии о начале на Земле эволюции (в первую очередь, химической) около 3,9 миллиардов лет тому назад, когда на поверхности планеты установились, наконец, благоприятные для того условия. Однако, если не ограничиваться представлением, что жизнь могла зародиться и поддерживаться только на поверхности планеты, то открываются дополнительные ниши, где процессы доклеточной эволюции могли начаться значительно раньше. Это глубины океана и достаточно удаленные от поверхности слои атмосферы. Есть основания полагать, что глубинные области океана не подвергались испарению даже при самых сильных катаклизмах. Там, в придонных участках вблизи выходов горячих газовых струй и извержений подводных вулканов, возникли благоприятные условия для процессов, ведущих к становлению жизни (Maher and Stevenson, 1988; Ferris, 1992). Существенным фактором в этих придонных процессах могло стать давление, создаваемое столбом воды высотою несколько километров, смещающее равновесие в химических реакциях в сторону синтеза, в том числе полимеризации.

Несколько позже было обращено внимание на атмосферу Земли как еще на один резервуар, в котором могли осуществляться не только ранние органические синтезы, но и сложные процессы предбиотической эволюции (Woese, 1979; Oberbeck [et al.], 1991). В атмосфере в большей степени, чем в других резервуарах, были доступны все упоминавшиеся выше источники энергии: электрические разряды, тепло, исходящее от Солнца, а также от раскаленной поверхности Земли, ионизирующее и ультрафиолетовое излучения, поступающие из космоса, главным образом от Солнца. Вулканические извержения и метеоритные взрывы пополняли атмосферу газами, влагой, распыленными минералами. Кроме того, как уже обсуждалось выше, значительное количество минеральной пыли и реакционноспособной органики поступало в атмосферу из космоса. На достаточном удалении от поверхности устанавливался благоприятный режим для органических синтезов и других эволюционно значимых взаимодействий. Восходящие потоки тепла и газов поддерживали взвешенные частицы и капли влаги на удалении от поверхности. Реакционноспособные соединения, синтезированные из газов, и органические молекулы, проникающие в атмосферу из космоса, скапливались в капельках влаги, размеры которых не были постоянными.

Перемещаясь в нисходящих и восходящих потоках, они могли уменьшиться вплоть до полного высыхания, когда оказывались в нижних (горячих) или в верхних сильно разреженных слоях атмосферы, а затем, вернувшись в насыщенные влагой слои, вновь увеличивались в размерах, обогащались реагентами, в том числе аминокислотами, и цикл повторялся.

Эти метаморфозы могли иметь принципиальное значение. При вызванном испарением уменьшении размеров капель содержавшиеся в них вещества концентрировались в десятки и сотни раз. Благодаря этому существенно ускорялись синтетические процессы. Присутствовавшие в каплях пылинки металлов, глин и других минералов не только предоставляли твердую поверхность для ориентированной сорбции реагентов, но благодаря выходу на поверхность определенных, в том числе заряженных, групп оказывались способными катализировать происходящие на их поверхности реакции (Бернал, 1969; Wachtershauser, 1988,1994; de Duve and Miller, 1991).

Важно отметить, что в условиях поверхностной сорбции могли быть осуществлены важнейшие процессы, практически невозможные в чисто водной среде. В первую очередь, это относится к образованию пептидных связей, соединяющих аминокислоты в цепочку, образующую белок (пептид), и фосфоэфирных связей, которые, возможно, формировали ранние автореплицирующиеся молекулы. Большое значение для прогресса доклеточной эволюции могли иметь акты дробления–слияния капель, внешне напоминающие акты деления–слияния клеток, когда осуществляется перераспределение материала, возрастает многообразие синтетических процессов и, соответственно, их продуктов. Если реакции синтеза преобладали над деструкцией, атмосфера обогащалась все более сложной, в том числе полимерной, органикой, сгруппированной в разнообразные комплексы на поверхности пылевых частиц.

Очевидно, что достаточно прочная сорбция на поверхностях, выполнявших функции концентратора и катализатора, могла происходить только при умеренной температуре. На этом основании Бада и Лазкано выступили против широко распространившихся представлений о зарождении жизни вблизи придонных горячих источников и вулканов (Bada and Lazcano, 2002). Однако необходимые для зарождения жизни процессы могли осуществляться на некотором удалении от источников тепла (см. Borgeson [et al.], 2002).

Около 3,9 миллиардов лет тому назад, когда затвердела кора и температура поверхности стала ниже 100 °C, значительная часть атмосферной влаги пролилась ливнями, заполнив океанические выемки. Вместе с водой в океаны и на поверхность переместилась синтезированная в атмосфере органика. Эта органика вместе с органикой, поступавшей непосредственно из космоса, явилась как бы затравкой для процессов, продолжившихся на окончательно застывшей поверхности Земли и в уже не подвергавшихся тотальному испарению океанах.

Предположение о существовании в периоды глобального плавления земной коры ниш, в которых сохранялась возможность продолжения и развития эволюционных процессов, позволяет увеличить допустимый срок доклеточной эволюции на Земле до 500 миллионов лет. Такой срок предполагает, что эволюционный процесс мог быть инициирован еще в период формирования Солнечной системы и с тех пор никогда не прерывался.

В связи с этим отметим еще одну достаточно изящную гипотезу сбережения земной жизни на период, когда обрушившийся на планету метеоритный ливень плавил кору и испарял океан: клетки и их споры могли сохраниться в материале, выброшенном в космос при импактах[4] (Gladman [et al.], 2005). Расчеты показали, что значительное количество этого грунта, в итоге, возвращается на Землю, причем пребывание в космосе какой–то его части может оказаться достаточно длительным для того, чтобы замурованные в грунте клетки вернулись на Землю уже после восстановления на ней совместимых с жизнью условий.

2.5 Возможные пути предклеточной эволюции

Было бы большим упрощением полагать, что описанная выше химическая эволюция, в ходе которой накапливались все более сложные органические соединения, непосредственно предшествовала клеточной эволюции, т. е. появлению жизни. На самом деле следует выделить предклеточный этап эволюции, в ходе которого формировались квазиживые комплексы.

В этих комплексах главным компонентом были полимерные молекулы, способные к воспроизводству путем авторепликации (Paul and Jоусе, 2004). Известные нам автореплицирующиеся молекулы воспроизводятся не непосредственно, а через комплементарную (структурно дополнительную) реплику, т. к. комплементарные звенья взаимодействуют значительно более эффективно, чем идентичные (принцип комплементарного узнавания). При комплементарном синтезе к концу растущей цепи подключается мономер, несущий матричный элемент, комплементарный матричному элементу соответствующего звена родительской цепи, играющей роль полимерной матрицы.

Новые цепи однозначно соответствуют родительским цепям, но не идентичны, а комплементарны им. Только при следующем раунде репликации, при котором в качестве матриц выступают комплементарные элементы дочерней цепи, воспроизводится комплементарная комплементарной, т. е. исходная последовательность звеньев, после чего цикл повторяется вновь и вновь.

В современных клетках принцип комплементарного узнавания используется при репликации нуклеиновых кислот: молекул ДНК и РНК (Бреслер, 1963; Албертс [и др.], 1994). При этом автореплицирующимися являются молекулы ДНК, а все типы клеточной РНК синтезируются по ДНК (исключение составляют автореплицирующиеся РНК вирусов). Только у вирусов имеет также место обратный процесс: синтез ДНК по РНК. Матричными элементами в звеньях нуклеиновых кислот служат азотистые основания, принадлежащие классу гетероциклических соединений. За небольшими исключениями в современной живой природе используются две пары комплементарных друг другу оснований: гуанин — цитозин и аденин — урацил (в ДНК, как правило, вместо урацила используется тимин).

Однако представляется маловероятным, что ранними самовоспроизводящимися структурами были молекулы ДНК или РНК. В модельных экспериментах среди продуктов органических синтезов сахар рибоза встречается значительно реже других сахаров (Shapiro, 1984, 1988), и тем более редки нуклеозиды с «правильным» подключением к рибозе азотистого основания (в первом положении).

С другой стороны, непосредственные объекты комлементарного узнавания, азотистые основания, вполне могли накапливаться в ходе органических синтезов в ранней атмосфере Земли. Уже в первых модельных экспериментах было показано, что аденин, а также другие пурины могут быть получены из циановодородной кислоты HCN (Ого, 1961; Ferris and Hagan, 1984; Borquez, 2005).

Также присутствовавший в ранней атмосфере Земли цианоацетилен мог послужить исходным продуктом для образования пиримидинов цитозина и урацила (Miller 1986; Ferris and Hagan, 1984). Несмотря на то, что высказано сомнение в реальности пребиотического синтеза цитозина (Shapiro, 1999), многие авторы сходятся во мнении, что азотистые основания с самого начала входили в состав мономеров, из которых формировались цепные молекулы, обеспечивая авторепликацию этих молекул по принципу комплементарного узнавания. Последовательности азотистых оснований в автореплицирующихся молекулах, как и ныне, служили для записи и сохранения наследственной информации.

Принято считать также, что звенья были ациклическими и ахиральными (не обладавшими оптической активностью) аналогами нуклеотидов. Однако нет единого мнения о возможной структуре скелетной части звеньев и, соответственно, о природе связей, объединяющих их в цепной молекуле. В настоящее время рассматриваются две основные концепции. Согласно одной из них, в ранних автореплицирующихся молекулах звенья соединялись, как и в нуклеиновых кислотах, фосфодиэфирными связями. Они могли быть сконструированы на основе гликоля, акролеина и других молекул, которые можно рассматривать как ациклические предшественники рибозы (Joyce and Schwartz, 1987; Schwartz, 1997; Zhang [et al.], 2005).

Согласно другой концепции, звенья соединялись амидной связью подобно аминокислотам в белке. Мономерами в этом случае служили аминокислоты, у которых в качестве боковых групп были азотистые основания. Полимерные молекулы этого типа получили название пептидо–нуклеиновых кислот (ПНК, peptide nucleic acid, PNA). Их можно было бы также назвать «информационные пептиды». Такие молекулы получены в лаборатории (Nielsen [et al.], 1991; Nelson [et al.], 2000; Fader and Trantrizos, 2002), что свидетельствует о возможности их синтеза в ходе химической эволюции. Матричный синтез цепи ПНК по комплементарной ПНК также осуществлен экспериментально.

Более того, оказалось, что в качестве комплементарной матрицы при синтезе ПНК можно использовать цепь РНК и, наоборот, РНК может быть синтезирована по ПНК (Bohler [et al.], 1995). Последний факт представляется весьма существенным для эволюции. Он показывает, что по мере развития клеточных синтезов от простейших автореплицирующихся молекул к более совершенным структурам могла иметь место преемственность генетических свойств, информация о которых зашифрована в последовательности азотистых оснований. Аналогичными свойствами обладают также гликоль–нуклеиновые кислоты (Zhang [et al.], 2005). Мы не знаем, какой именно вариант структуры автореплицирующихся молекул был реализован при зарождении жизни. Возможно, параллельно функционировали несколько таких структур (Wu and Orgel, 1991).

Главное, что упомянутые выше автореплицирующиеся структуры действительно могли возникнуть в ходе химической эволюции.

Независимо от того, какие автореплицирующиеся и иные структуры функционировали в предбиологическом мире, проблема катализа их синтеза сохраняет актуальность. Явление поверхностного катализа реакций полимеризации привлекло внимание исследователей как пока единственное научно правдоподобное объяснение добиологического образования белков и автореплицирующихся молекул. В качестве минералов–катализаторов особое внимание исследователей привлекли каолин (глины) (Cairns–Smith, 1985), пиритFeS_2 (Keller [et al.], 1994), сульфид железа FeS (Wachtershauser, 1988; Huber, 2003; Martin and Russell, 2003).

Поверхность этих минералов несет слабый положительный заряд. Такой заряд оттягивает электроны сорбированных на поверхности молекул. Благодаря этому ослабевают внутримолекулярные связи и повышается реакционноспособность молекул (иными словами, как при любом катализе, понижается энергия активации химических реакций).

Кроме того, молекулы, сорбированные на поверхности, могут блуждать по ней, как бы подыскивая партнеров по взаимодействию. Сорбированная на поверхности твердого тела вода находится в связанном состоянии, что снижает ее вовлеченность в химические процессы. Благодаря этому процессы конденсации должны проходить эффективнее, чем в водной среде. К таким процессам относятся образование пептидной и фосфоэфирной связей, т. е. синтез белков и автореплицирующихся молекул.

Действительно, на взвешенных в водном растворе аминокислот частицах коллоидных комплексов сульфидов железа и никеля в присутствии окиси углерода СО были синтезированы пептиды (Huber and Wachtershauser, 1998,2006). Важно отметить, что процесс осуществлялсяв относительно мягких условиях (при температуре около 100 °C и нейтральных значениях pH). Такие условия считаются типичными для Земли 4–3,9 миллиардов лет тому назад. Не исключено, что предшественниками при синтезе пептидов были не сами аминокислоты, а присутствовавшие в большем количестве модифицированные предшественники (Taillades, 1998).

Энергия, необходимая для образования пептидной связи, как и для других реакций, могла доставляться не только теплом, но также уже упоминавшимися другими источниками: УФ-излучением и электрическими разрядами (Dickerson, 1978). Под действием тех же источников синтезировались соединения, сами способные быть донорами энергии. Это могли быть неорганические пирофосфаты (Baltscheffsky and Baltscheffsky, 1994), которые образуются, в частности, из вулканической магмы при распаде оксида фосфора(У) Р_4О_10 (Yamagata [et al.], 1991), а также полифосфаты и органические макроэргические соединения (Kulaev, 1979; Westheimer, 1987).

Осуществление добиологических синтезов на поверхности минералов позволяло решить сразу несколько, как казалось не решаемых вне клетки, проблем: концентрирование реагентов в зоне реакции, катализ, сдвиг равновесия в сторону полимеризации. Еще одно важное качество осуществленных на поверхности синтезов: их продукты остаются на какое–то время в контакте с поверхностью и друг с другом. В формировавшихся на поверхности комплексах автореплицирующиеся молекулы (предшественники РНК и ДНК), пептиды и другие молекулы, в том числе способные запасать энергию, вступали во взаимодействия, воспринимаемые как зачаток метаболизма. Ключевым этапом раннего метаболизма могла стать организация взаимодействий, обеспечивших установление элементов обратной связи, когда определенный продукт способствует синтезу другого, а этот последний стимулирует образование первого. Особое значение имело установление такой связи между пептидами и автореплицирующимися молекулами. Пептиды, несмотря на небольшие размеры, уже могли играть роль катализатора. В частности, синтезированный в лаборатории дипептид гистидил–гистидин проявил способность катализировать как синтетические процессы, так и гидролиз (Shen [et al.], 1990).

Поэтому предположение о том, что пептиды (белки) могли быть в числе самых ранних участников предбиологической эволюции и об участии пептидов в образовании автореплицирующихся молекул вполне оправдано, тем более, что аминокислоты, из которых формируются пептиды, могли образоваться, как и азотистые основания, из HCN (Oro and Kamat, 1961; Oro and Guidry, 1961).

Другой элемент обратной связи — контроль образования пептида со стороны автореплицирующейся молекулы. Можно предположить, что аминокислотная последовательность пептида определялась прилегавшими друг к другу элементами автореплицирующейся молекулы, которые связывали и определенным образом ориентировали соответствовавшие им аминокислоты (применительно к РНК см. п. 3.2). В образовании связей между аминокислотами могли участвовать элементы тех же автореплицирующихся молекул. Это предположение основывается на недавно подтвержденных данных, свидетельствующих, что в современном мире, в котором, казалось бы, безраздельно господствуют ферменты белковой природы, роль фермента, осуществляющего в рибосоме присоединение очередной аминокислоты к концу растущей белковой цепи, выполняет элемент рибосомной РНК (Nissen [et al.], 2000). Эти экспериментальные данные, полученные на РНК, косвенно подтверждают предположение, что способностью контролировать аминокислотную последовательность и сам синтез пептидов могли обладать и более ранние, не дошедшие до нас, автореплицирующиеся молекулы.

В последние годы как модели ранней (неферментной) авторепликации нуклеиновых кислот рассматриваются различные матричные конструкции, химические катализаторы и т. д. В экспериментах по неферментной авторепликации нуклеиновых кислот, как и в биологических системах, используется принцип комплементарное ™. Экспериментально было установлено, что короткие фрагменты однонитевой ДНК могут ассоциировать с соответствующими им (гомологичными) участками биспиральной ДНК. В образовавшейся прерывной тройной спирали примыкающие друг к другу фрагменты могут быть воссоединены (легированы) с помощью N-цианимидазола. Аналогичным образом могут быть воссоединены фрагменты, находящиеся в составе прерывной биспирали (Li and Nicolaou, 1994; Sievers and von Kiedrovski, 1994; Luther [et al.], 1998).

Отметим, однако, что от воссоединения фрагментов до реального синтеза комплементарной нити ДНК или другой автореплицирующейся молекулы из мономерных предшественников еще далеко. Тем не менее, механизм формирования протяженных цепных молекул путем скрепления коротких фрагментов мог быть полезным в добиологические времена и в ранних клетках при условии осуществления химического синтеза коротких фрагментов из мономеров (Sievers and von Kiedrovski, 1994; Luther [et al.], 2001).

Сшивка фрагментов на матрицах позволяла ступенчато наращивать длину цепных молекул до размеров, позволявших молекулам выполнять их функции (в данном случае, информационные). Фактически, этот процесс можно рассматривать как самую раннюю и, естественно, примитивную форму генетической рекомбинации (Lehman, 2003). Механизм ступенчатого наращивания пептида путем соединения коротких цепочек на белковой же матрице также мог иметь место (Lee [et al.], 1996; Yao [et al.], 1998; Paul and Joyce, 2004). Образование примитивных клеток сделало автореплицирующиеся молекулы, а следовательно, и заключавшие их клетки предметами Дарвиновского отбора.

Идея о возможности неферментной авторепликации нуклеиновых кислот привела некоторых авторов к выводу о вторичности белков. Высказано предположение, что в РНК-мире белков еще не было. Однако учитывая, что белки, как и нуклеиновые кислоты (скорее, аналоги нуклеиновых кислот), могли быть образованы в ходе химической эволюции, их участие в предбиологических и раннебиологических синтетических процессах представляется весьма вероятным.

Следует коснуться часто поднимаемого вопроса, каким образом и в какой степени в добиологические и раннебиологические времена при синтезе «биологических» полимеров, в первую очередь белков и нуклеиновых кислот, выполнялось правило единообразия оптических изомеров. Аминокислоты, составляющие белки, как и сахара, составляющие основу нуклеиновых кислот, обладают асимметрическим атомом углерода (все замещающие группы у этого атома разные). благодаря чему являются оптически активными (хиральными) веществами. Каждое из них присутствует в форме двух конформационных d- и 7-изомеров (энантиомеров), вращающих плоскость поляризации света, соответственно, вправо и влево.

Такие изомеры, будучи химически идентичны, не могут быть совмещены друг с другом подобно кистям правой и левой руки. Очевидно, что d- или 7-изомеры не взаимозаменяемы в биологических полимерных молекулах (в том числе уже на этапе их синтеза), т. к. осуществление фермент–субстратной реакции и других форм межмолекулярных взаимодействий, требует точного соответствия позиций участвующих во взаимодействии групп.

В клетке эта проблема решается, как правило, определенным образом: соответствующие ферментные системы синтезируют только 7-изомеры (аминокислоты) или ^-изомеры (сахар рибоза). Оговорка «как правило» не случайна, т. к. существуют и исключения. Известны не частые случаи, когда в определенной позиции пептида (например, синтезируемого цианобактериями токсина) присутствует не 7-, а сУ-изомер, синтез которого контролируют соответствующие ферментные системы. Такой пептид не кодируется непосредственно генетическим аппаратом клетки, и, соответственно, его синтез не осуществляется на рибосомах. В этих случаях кодируются образованные 7-аминокислотами ферменты, которые обеспечивают синтез пептида с включенными в определенных позициях ^-аминокислотами.

Принято считать, что при химических синтезах 7- и с/-формы аминокислот образуются в равных количествах (рацемическая смесь). В связи с этим возник вопрос, каким образом в предбиологических и ранних биологических системах при синтезе белка из рацемической смеси аминокислот отбирался только один оптический изомер.

Современные данные вносят определенную ясность в эту проблему. Прежде всего, они не подтверждают предположение о строгой рацемичности присутствовавших на ранней Земле аминокислот. Установлено, что в космической органике, доставляемой, в частности, углистыми хондритами, некоторые аминокислоты в большей степени представлены 7-энантиомерами (Bada, 1997; Pizzarello and Cronin, 2004). Такую асимметрию связывают с круговой поляризацией (возможно, на кристалликах льда) космического ультрафиолетового излучения, являвшегося энергетическим компонентом при синтезе аминокислот как в атмосфере раннего Солнца, так и на Земле (Meierhenrich and Thiemann, 2004).

Возможно, что незначительное преобладание /-аминокислот в «первичном бульоне» в период химической эволюции явилось причиной тому, что именно эта стереоформа была «выбрана» на Земле для конструирования клеточных белков. Не исключено, что в другой части Вселенной или даже нашей Галактики, где ультрафиолетовое излучение поляризовано в другом направлении, в смеси химически синтезированных аминокислот преобладают ^-аминокислоты и, соответственно, клеточные белки образованы ^-аминокислотами. По этой причине для нас тамошняя пища оказалась бы несъедобной.

Принципиально важный результат был получен Хитсом и Луизи (Hitz and Luisi, 2004). Авторы показали, что пептиды, полученные в водной среде из рацемата аминокислот, содержат значительное количество гомохиральных последовательностей (d- или /-). В той же работе продемонстрировано, что пептиды с гомохиральными последовательностями избирательно сорбируются на твердой поверхности. В случае даже незначительного преобладания в исходной смеси /-аминокислот (как, возможно, и на ранней Земле) среди гомохиральных пептидов в значительно большей степени преобладают пептиды, образованные /-звеньями (эффект усиления).

Другие авторы (Saghatelian [et al.], 2001) показали, что специально сконструированный 32-звенный пептидный репликатор, используя рацемическую смесь пептидных фрагментов, осуществляет селективный процесс конденсации, в результате которого образуются гомохираль- ные продукты. Недавно было обнаружено, что аминокислота серин образует восьмичленные гомохиральные кластеры, которые могли формироваться и в пребиотические времена. Их взаимодействие с другими структурами также было стереоспецифичным (Nanita and Cooks, 2006).

Выше было отмечено, что процесс полимеризации мог происходить не в гомогенной среде, а при сорбции реагентов (в данном случае аминокислот) на твердой поверхности. Их взаимодействие с поверхностью ослабляет существующие связи, катализируя тем самым образование новых связей. Необходимый для осуществления химической реакции тесный контакт наращиваемого конца пептида с присоединяемой аминокислотой в условиях сорбции на твердой поверхности может быть обеспечен при определенной взаимной ориентации сорбированных реагентов, что может быть обеспечено их гомохиральностью. Имея в виду некоторое преобладание I-аминокислот в «первичном бульоне», следует заключить, что хиральность большей части пептидов, синтезированных на твердой поверхности, должна была оказаться 7-типа.

Таким образом, существенное преобладание монохиральных пептидов (белков), сформированных из/-аминокислот, могло существовать уже на этапе химической эволюции. В клетках эта специфика закреплена ферментативным синтезом /-аминокислот. Нельзя исключить, что на ранних этапах клеточной эволюции, когда синтез пептидов стали контролировать автореплицирующиеся молекулы, отбор изоформ мог осуществляться при связывании и ориентировании аминокислот элементами этих молекул. Действительно, связывающие аминокислоты петлевые элементы РНК распознают не только саму аминокислоту, но и ее конформацию, связывая преимущественно /-аминокислоты (Geiger [et al.], 1996).

Таким образом, в своей совокупности идеи поверхностного катализа, удержания синтезированных молекул в состоянии сорбции, формирования из этих молекул ансамблей с зачатками самоорганизации позволяют представить, как мог осуществляться принципиально важный этап предклеточной эволюции, а также переход к ранним клеткам.

2.6 Признаки, отличающие живое от неживого; ранние клетки

Пылинку, которая несла ансамбль, составленный автореплицирующимися молекулами, пептидами и другими молекулами, необходимыми для поддержания и активизации синтетической активности, можно рассматривать как двумерную (плоскую) квазиклетку.

При накапливании избыточного количества синтезированных полимерных и других молекул часть их съезжала с пылинки и вновь сорбировалась на свободной поверхности, где синтезы возобновлялись.

Так происходило размножение квазиклеток.

Однако когда–то должен был произойти переход к образованиям, более близким настоящим клеткам, в которых метаболирующий комплекс органических молекул окружен полупроницаемой оболочкой, пропускающей внутрь необходимые для поддержания метаболизма вещества, но изолирующей от среды и от других клеток продукты клеточных синтезов.

Получены данные, свидетельствующие, что формирование такой мембраны могло быть стимулировано самой минеральной частицей, несущей мультимолекулярный комплекс (Hanczyc [et al.], 2003). Только с появлением изолированных ансамблей могла быть запущена эволюция по Дарвину, в основе которой лежит естественный отбор. До этого такой отбор был невозможен, т. к. новые удачные продукты или полезные модификации уже присутствовавших ранее продуктов при появлении в открытой системе, каковою является поверхность пылинки, могли эту поверхность покинуть и присоединиться к другой «квази–клетке», т. е. стать достоянием всего, что препятствовало конкуренции и отбору. В качестве примера рассмотрим следующую ситуацию. При комплементарной репликации информационной (автореплицирующейся) молекулы произошло подключение некомплементарного звена (мутация). Вследствие изменения состава информационной молекулы изменилась также ее конформация, благодаря чему оказались изменены матричные свойства этой молекулы при образовании контролируемого ею пептида. Измененный вследствие этого пептид приобрел новые качества, которые позволили ему лучше справляться с выполняемой функцией — активизацией комплементарной репликации информационных молекул.

Вследствие открытости системы пептиды, синтезированные на модифицированной матрице, могли рассеиваться и присоединяться к другим поверхностным ансамблям. В этих ансамблях репликация немодифицированных информационных молекул оказывалась активированной так же, как в ансамбле, породившем измененный пептид. Эта «филантропия» не позволяла осуществиться в полной мере конкуренции и проявлению преимуществ мутировавшего ансамбля, т. е. отбору. Образование оболочки, препятствовавшей выходу в среду синтезированных в ансамбле продуктов, коренным образом меняло ситуацию. С этих пор все изменения в структуре информационных молекул, как благоприятные, так и неблагоприятные, работали на пользу или во вред только своей клетке. В рассуждениях об эволюции мы достигли этапа, когда необходимо ввести определение, чем же отличается живое от неживого, т. е. попытаться ответить на вопрос, что есть жизнь. Одно из первых, если не первое, научное определение жизни в 1860‑е годы дал Фридрих Энгельс, заявивший: жизнь есть форма существования белковых тел. Представления, сформулированные через 80 лет известным физиком Эрвином Шредингером в книге «Что такое жизнь?», мало отличаются от представлений Энгельса. Шредингер, как и Энгельс, приписывал белку все основные функции в клетке, в том числе наследственные.

Однако специалистам уже была известна работа Эвери и его сотрудников (Avery [et al.], 1944). В экспериментах по переносу наследуемых признаков у пневмококков авторы показали, что трансформирующим началом, а следовательно, веществом, обеспечивающим наследственные (генетические) свойства клетки, является ДНК, а не белки, как считалось ранее.

Именно с этого момента началась многократно описанная гонка, завершившаяся в 1953 г. установлением Уотсоном и Криком биспиральной структуры ДНК (Watson and Crick, 1953 а) и описанием ими же механизма полуконсервативной репликации ДНК (Watson and Crick, 1953 b). Как следствие, в качестве живых были признаны системы, в которых «обязательными компонентами являются два важнейших класса биополимеров — белки и нуклеиновые кислоты» (Энгельгардт, 1984).

Дальнейшие исследования в области эволюции клетки показали, что в ранних клетках нуклеиновым кислотам могли предшествовать менее сложно организованные носители наследственных свойств, также способные к полуконсервативной репликации (например, уже упоминавшиеся ПНК).

Поэтому в настоящее время предложено более общее определение живого, состоящее из трех положений:

• способность к самовоспроизведению;

• способность к размножению;

• способность к конкурентной эволюции.

При этом подразумевается клеточная структура живого организма, пользующегося внешними источниками энергии и поступающими из среды исходными материалами для биохимических реакций.

Согласно приведенному определению, описанные выше делящиеся мультимолекулярные комплексы, которые отгородились от среды и других комплексов малопроницаемой мембраной, следует рассматривать как самые примитивные, но уже живые клетки.

2.7 Попытки моделирования примитивных клеток

В ранних работах о происхождении жизни была выдвинута идея предклеточных структур, существующих в водной среде в форме «микросфер» (Fox, 1965,1991) и «коацерватных капель» (Опарин, 1966). Микросферы формировались из т. н. протеиноидов — белковоподобных веществ, образованных путем термической полимеризации наборов аминокислот. Несмотря на отсутствие липидов, микросферы ограничены похожей на мембрану структурой, формирование которой зависит от присутствия в протеиноидах звеньев с гидрофобными боковыми группами. При механических воздействиях микросферы дробились (делились), можно было также добиться их слияния.

Коацерватные капли конструировались из готовых белков, в том числе ферментов, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов, хлорофилла и других веществ, которые можно встретить в живой клетке. Показательно, что ферментативные реакции в коацерватных каплях протекали эффективнее, чем в окружающей среде. Накапливая материал, коацерватные капли увеличивались в размерах и делились.

Однако реально коацерватные капли, конструировавшиеся из веществ, характерных для современных клеток, весьма далеки от ранних автореплицирующихся комплексов, которые по составу были намного примитивнее, но полностью воспроизводились в дочерних структурах.

В последние годы вновь проявился интерес к проблеме экспериментального изучения возможных свойств примитивных клеток. Этот интерес отразили конференции по искусственным формам жизни (для обзора см. Rasmussen [et al.], 2004). Здесь следует заметить, что самые ранние отпечатки клеток, обнаруженные к настоящему времени на Земле, возраст которых 3,5 миллиардов лет, принадлежат уже клеткам современного типа. Однако тонкие детали структуры этих клеток и, тем более, молекулярный состав практически неопределимы. Отпечатки предшествовавших им примитивных клеток вообще не найдены. Поэтому любые современные версии примитивных клеток, даже успешные, могут рассматриваться лишь как правдоподобные, но отнюдь не обязательно существовавшие структуры.

Предложены несколько вариантов моделирования примитивных клеток, которые соответствовали бы приведенному выше определению живого. Так, исследуются системы, содержащие ПНК как относительно простой автореплицирующийся компонент. Предполагается, что автореплицирующиеся молекулы (протогены), принимая определенные конформации, смогут выполнять матричные и каталитические функции (например, при синтезе пептидов). В системах присутствуют также пигментные комплексы, призванные обеспечивать их энергией, позаимствованной у Солнца.

Обязательным участником такой системы является мембрана, организующая все компоненты и изолирующая систему (клетку) от среды. Эта мембрана может быть образована липидами (см. Segre [et al.], 2001) или другими, способными образовать мембрану в водной среде, соединениями, например, гетероциклическими, которые благодаря поступлению из космоса и локальным синтезам присутствовали в значительном количестве на Земле в период становления на ней жизни (Ehrenfreund [et al.], 2006).

Основная задача исследователей — запустить в искусственно организованных клетках самоподдерживающиеся синтетические и другие процессы, которые обеспечили бы их рост и деление. В настоящее время разным группам исследователей удалось в липидном пузырьке осуществить отдельные синтезы, в частности экспрессировать определенные белки (Luisi [et al.], 2006), провести авторепликацию ПНК (Rasmussen [et al.], 2003). Возможность деления липидных пузырьков доказана экспериментально (Hanczyc and Szostak, 2004; Luisi [et al.], 2004).

Однако еще предстоит сделать главное: наладить взаимозависимые синтетические и другие процессы, которые обеспечат воспроизводство содержимого пузырька и его деление с образованием двух полноценных структур, способных повторить цикл. По достижении этой цели метаболирующие пузырьки можно будет переименовать в искусственно полученные примитивные клетки. Очевидно, что в делящихся примитивных клетках отсутствовал механизм эквивалентного распределения автореплицирующихся молекул между дочерними клетками. Поэтому в клетке за период роста должны были пройти несколько циклов воспроизводства молекул, чтобы при делении вероятность их попадания в обе дочерние клетки была велика. Напомним, что именно таков механизм сохранения митохондрий в поколениях эукариотических клеток.

Собственные возможности ранних клеток были весьма ограничены. Их развитие должно было быть направлено, в первую очередь, на совершенствование автореплицирующихся молекул и ускорение их синтеза. Представляется маловероятным, чтобы в числе продуктов ранних клеточных синтезов были элементы клеточной оболочки. Тем более что эти элементы, каковыми могли быть жирные кислоты, липиды, «гидрофобные» пептиды, накапливались в среде как продукты химических реакций.

Об этом свидетельствуют эксперименты, воссоздающие условия, которые могли существовать на ранней Земле. Среди продуктов были, в частности, обнаружены липиды фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин (Epps [et al.], 1978; Deamer, 1986). Эти липиды принадлежат к числу основных составляющих липидного бислоя, образующего стенки (мембраны) современных клеток. Для таких молекул характерно наличие гидрофильной головки и гидрофобного конца, образованного протяженными углеводородными цепочками. Липиды стремятся самоорганизоваться в бислой, обе поверхности которого гидрофильные, а внутренняя область, цементирующая бислой, сформирована из гидрофобных углеводородных цепочек. Там, где присутствовала влага, липидные бислои образовывали поверхностный слой, состоявший преимущественно из замкнутых микроструктур — везикул (пузырьков), внутренняя полость которых была заполнена водной средой. Везикулы могли захватывать приобретшие способность к метаболизму молекулярные ансамбли, формируя таким образом ранние клеточные структуры (Monnard and Deamer, 2002).

Липидная оболочка содержала разнообразные вкрапления, в частности пептиды, нарушавшие регулярность структуры бислоя. Эти вкрапления облегчали транспорт через мембрану веществ, необходимых для жизнедеятельности клетки.

Примитивные клетки формировались не только на основе молекулярных ансамблей, «сползших» с создавшей их поверхности, но и сами каталитические пылинки могли оказаться включенными в клетки. В этом случае поверхностный катализ сохранялся в клетке, что существенно повышало ее возможности.

Предложена гипотеза, основанная на предположении, что липидные мембраны с самого начала были основой, объединившей «репликаторы» (нуклеиновые кислоты или их предшественники), катализаторы, пептиды. Конкуренция этих все усложнявшихся нуклео/белково/липидных ансамблей приводила к отбору воспроизводившихся протоорганизмов наиболее точно и быстро. Симбиотические взаимодействия (слияния) ускоряли эволюцию этих протоорганизмов (Cavalier–Smith, 2001).

Естественно, ранние клетки не могли обеспечить регулярность клеточного деления, весьма сложного многоступенчатого процесса. Клеточное деление могло осуществляться при разрыве оболочки вследствие переполнения клетки синтезированными продуктами и при случайных механических повреждениях, например, при попадании клетки в турбулентность.

Представляется очевидным, что жизнь клетки могла протекать только в водной среде, где черпались продукты, служившие клеткам питанием, и могла формироваться липидная оболочка. Электрический разряд и высокая температура, служившие важными источниками энергии при доклеточных синтезах в атмосфере, не могли быть столь же эффективно использованы обитавшими в водной среде клетками.

Однако по–прежнему эффективным оставалось ультрафиолетовое излучение Солнца, свободно достигавшее поверхности Земли благодаря отсутствию в атмосфере свободного кислорода, а следовательно, и поглощающего ультрафиолетовое излучение озонового слоя (в значительном количестве кислород появился в атмосфере Земли через 1 миллиард лет как побочный продукт фотосинтеза). Отсутствие свободного кислорода давало преимущество синтетическим процессам перед окислительной деструкцией, что было весьма существенным в тот ранний период эволюции, когда скорость синтетических процессов, в том числе полимеризации, была еще очень низка.

Синтезированные под действием ультрафиолетового излучения гетероциклические соединения (пирролы, имидазолы, индолы, азотистые основания, порфирины) могли перехватывать энергию видимого света и использовать ее на образование макроэргических соединений. На роль таких макроэргов, которые обеспечивали энергией синтетические процессы в ранних клетках, а возможно, и в предклеточных системах, прочат неорганические полифосфаты, в частности пирофосфат (Baltscheffsky and Baltscheffsky, 1994).

Глава 3 МИРЫ «ДО РНК», РНК И РНК-ДНК

3.1 Миры до РНК и мир РНК

Многие исследователи полагают, что первым клеточным миром был мир РНК (Ferris, 1999; Hoenigsberg, 2003). Однако по причинам, рассмотренным выше, более правдоподобна версия, согласно которой в ранних клетках функционировали информационные автореплицирующиеся молекулы, в которых азотистые основания были подключены к просто организованным линкерам. Эти линкеры могли быть синтезированы путем пребиотических синтезов. Один из возможных предшественников РНК — уже упоминавшаяся выше ПНК — имеет структуру белка (звенья соединены пептидной связью), в котором боковыми группами являются азотистые основания (см. п. 2.5). Комплементарные нити ПНК способны образовать биспираль и, что особенно важно, комплементарные нити ПНК и РНК образуют гибридную биспираль.

Экспериментально установлено, что ПНК может быть использована в качестве матрицы при комплементарном синтезе РНК (Bohler [et al.], 1995). Если ПНК как информационная автореплицирующаяся структура была непосредственным предшественником РНК, то благодаря столь высокой их совместимости переход к миру РНК мог произойти достаточно плавно. Этот переход был подготовлен приобретением клетками способности производить сахар D-рибозу, нуклеозиды, являющиеся продуктами присоединения одного из четырех азотистых оснований (аденина, гуанина, цитозина или урацила) к D-рибозе по углероду Сг и нуклеотиды — фосфорилированные макроэргические производные нуклеозидов (нуклеозидтрифосфаты). Именно нуклеотиды являются звеньями в цепи РНК. Сами нуклеотиды и ряд их низкомолекулярных производных могли быть использованы для запасания и переноса энергии, а также в качестве коферментов участвовать в ферментативном катализе, в том числе в комплементарной авторепликации РНК.

На этом поприще РНК вытеснила предшествовавшие ей автореплицирующиеся макромолекулы. Первоначально мир РНК, в принципе, мало отличался от того, на смену которому он пришел.

Предположительно, достаточно протяженные молекулы РНК были организованы подобно их предшественникам в форме последовательности петель, которые селективно связывали определенные аминокислоты и фиксировали их в положениях, благоприятствовавших образованию полимерной цепи (рис. 1, А).

Таким образом, молекулы РНК одновременно служили матрицами, связывающими аминокислоты, и кодировали аминокислотную последовательность пептида (белка). Правдоподобность этой гипотезы подтверждается данными о реальном существовании структур РНК, специфически связывающих определенные аминокислоты. Такая структура была первоначально выявлена в интроне предшественника рибосомной РНК тетрахимены (Yarns, 1988). Соответствующий участок РНК стабильно изогнут в форме петли, сформированной как полость, которая специфически связывает аргинин.

При этом оказалось, что РНК-петля предпочтительно связывает L-форму аргинина, т. е. осуществляет хиральную селекцию. Измерения константы диссоциации такого комплекса показали его высокую стабильность (Geiger [et al.], 1996). Впоследствии были обнаружены РНК петли, специфически связывающие фенилаланин и триптофан (Zinnen and Yarns, 1995). Эти наблюдения имеют принципиальное значение. В частности, они подтверждают возможность осуществления хиральной селекции аминокислот в петлях примитивных РНК-матриц. В период, когда синтез аминокислот был абиотическим и, следовательно, в клетку поступали оба оптических изомера, способность петель осуществлять первичную селекцию энантиомеров (оптических изомеров) обеспечивала оптическую однородность сформированного белка.

Не исключено, что для образования пептидной связи в клетке, т. е. в достаточно мягких условиях, аминокислоты были предварительно активированы. В модельных экспериментах образование пептидов было осуществлено при поликонденсации эфиров альфа–аминокислот (Fukuda [et al.], 1981). Современный механизм активирования аминокислот — подключение их к З'-ОН концу тРНК с образованием эфирной связи — в несколько иной форме мог быть реализован уже на этапе примитивного кодирования пептидов на оганизованной в форме петель РНК-матрице (Felden and Giege, 1998).

В образовании химических связей между аминокислотами, удерживаемыми в петлях РНК-матрицы, могли участвовать как РНК- ферменты (рибозимы), так и ферменты белковой природы. Этот вопрос остается открытым. Однако в современном аппарате трансляции на рибосомах этап образования пептидной связи осуществляется с участием элемента рибосомной РНК в качестве рибозима (Joyce, 1989; Lhose and Szostak, 1996; Zhang and Cech, 1997).

Рис. 1. Схемы^1, иллюстрирующие гипотезу перехода от примитивного синтеза предетерминированных пептидов к современному генетическому коду:

А — Образование белка (пептида), запрограммированного последовательностью петель–полостей единой молекулы РНК, связывающих активированные аминокислоты. Б — То же. Показана также «огибающая» РНК. нуклеотидная последовательность которой соответствует (комплементарна) ряду «торцов» петлевых элементов матрицы. В — Синтез пептидов на последовательности разделенных полостей–петель, набираемых из общего пула. Порядок петлевых элементов в наборе определяется связыванием их торцевых участков с соответствующими участками «огибающей» РНК. выполняющей таким образом роль информационной молекулы РНК (мРНК). Соответственно, петлевые элементы в этой схеме являются предшественниками транспортной РНК (тРНК). Г — Эпизод современного синтеза белка на рибосоме: присоединение очередного звена к растущей белковой цепи. Вследствие изменения механизма узнавания адапторами соответствующих аминокислот петли тРНК перестали представлять собою «полости», хотя в них присутствуют необходимые для узнавания структурные элементы

1 Схемы предназначены для иллюстрации основных положений гипотезы и не отражают истинной конформации (укладки) матричных молекул РНК. Другие разъяснения приведены в тексте. Этот рисунок и рис.5 созданы при участии В. В. Горбенко.

Химические модификации азотистых оснований, а также ошибки при копировании (подключение к растущей цепи не комплементарного матрице азотистого основания) являлись причиной мутаций в РНК- матрицах, которые приводили к конформационным изменениям петель и обеспечивали их изменчивость как адаптеров аминокислот. Соответственно эволюционировали контролируемые РНК-матрицами белки. Другой кардинальный путь модификации РНК-матриц, имеющий следствием появление новых белков, — рекомбинация матриц как путем прямого обмена материалом, так и по механизму перемены матрицы при репликации (Kogoma, 1996).

Необходимым элементом рассматриваемого механизма примитивного кодирования белков является плотная укладка РНК-матрицы, обеспечивающая ее компактность и тесное прилегание соседних петель друг к другу (как монеты в стопке). При должном ориентировании аминокислот, связанных с соседними петлями, их концевые амино — и карбоксильная группы оказывались достаточно сближенными для образования химической связи. Можно предположить, что определенная конформация матричной молекулы РНК, обеспечивавшая координированную позицию петель и их тесную упаковку, была стабилизирована взаимодействием боковых участков соседних петель. Интересно отметить, что, хотя в современной системе трансляции основную стабилизирующую функцию выполняет рибосома, взаимодействие петлевых элементов двух молекул тРНК, которые доставили в рибосому очередные аминокислоты, сохраняет значение как дополнительный стабилизирующий фактор (Smith and Yarns, 1989).

3.2 Переход к современному способу кодирования аминокислотных последовательностей в белках

Мир РНК явился переломным в эволюции клетки, т. к. в рамках этого мира произошел переход от образования пептидов на организованных в форме петель матрицах к современному способу кодирования наследственной информации и отделенному от этого процесса синтезу белков в сложно организованных РНК-белковых структурах — рибосомах.

В этом синтезе, помимо рибосомных РНК, участвуют информационные (messendger) РНК (мРНК), в нуклеотидных последовательностях которых закодированы аминокислотные последовательности белков, и адапторные, или транспортные, РНК (тРНК), которые связываются с определенными аминокислотами и доставляют их в рибосомы к экспонированным кодонам мРНК.

Представляется, что эти, конформационно различные формы РНК, ныне (возможно, со времен РНК-мира) тесно взаимодействующие в многостадийном процессе образования белков, возникли в процессе эволюции не одномоментно, но и не полностью независимо.

Имея в виду эту гипотезу, еще раз обратим внимание на то обстоятельство, что петли РНК-матрицы были тесно сближены. Это могло привести в действие процедуру репликации (копирования) со сменой матрицы (copy choice) (Kogoma, 1996): сближенные участки петель, которые мы достаточно условно именуем торцевыми, служили элементами прерывистой матрицы, по которой шел синтез непрерывной комплементарной копии (рис. 1, Б). Нуклеотидную последовательность этой «огибающей» нити можно условно разбить на ряд коротких участков, которые соответствовали определенным петлям (были комплементарны их торцевым участкам) и следовали в том же порядке. Очевидно, что благодаря такой структуре, возникшая первоначально как побочный продукт «огибающая» нить несла информацию о последовательности аминокислот в пептиде. Эта нить, как и другие молекулы РНК, подвергалась авторепликации, благодаря чему зафиксированная в ней информация оказывалась тиражирована в потомстве.

Однако в условиях примитивного кодирования белков информационные возможности огибающих РНК оставались невостребованными. Первоначально они могли выполнять роль дополнительного стабилизатора конформации РНК-матрицы с тесно сближенными петлями, осуществляя с их торцами комплементарное взаимодействие. Но в клетках наряду с полными РНК-матрицами присутствовали их фрагменты, возникавшие как при прерывании синтеза РНК-матриц, так и при деградации полных молекул. С помощью огибающей РНК фрагменты РНК-матрицы могли быть выстроены в «правильной» последовательности, образуя в сумме полную матрицу. И это уже можно рассматривать как частичную реализацию информационных возможностей огибающих нитей.

До полной реализации этих возможностей оставался один шаг: образование пула автореплицирующихся автономных РНК-адапторов, связывавших отдельные аминокислоты и узнававших соответствующие им участки в информационных нитях.

Первоначально адапторные молекулы — предшественницы современных транспортных РНК (тРНК) — возникали как однопетлевые фрагменты РНК-матрицы. Сформировавшийся пул автономных РНК-петель обеспечивал связывание всех аминокислот, входивших тогда в состав пептидов. «Заряженные» аминокислотами автономные петли матричной РНК были также способны своими торцевыми участками подключаться к соответствующим (комплементарным) участкам огибающей РНК. Принципиально важным для дальнейшей эволюции качеством пула автономных адаптеров аминокислот стала его универсальность: он мог быть использован при синтезе любого пептида в присутствии соответствующей огибающей РНК.

Переход к современному принципу кодирования аминокислотных последовательностей и к способу прочтения этого кода при синтезе белка в рибосоме иллюстрирует схема рис.1, Б: связавшие аминокислоты петли–адапторы выстроены в том же порядке, что на рис.1, А, но не потому, что они в этом порядке связаны друг с другом в единой молекуле, а потому, что получили информацию о своей позиции благодаря взаимодействию с соответствующими участками огибающей РНК, принявшей на себя функции мРНК. Участки, узнаваемые в мРНК адапторными РНК, представляли собою кодоны, а их последовательность кодировала определенный пептид.

Поначалу новый способ кодирования белков развивался как вспомогательный вариант «под прикрытием» продолжавшего функционировать примитивного механизма. Главным эволюционным стимулом к переключению на новый способ кодирования белков явилась высокая рациональность этого способа, освободившего клетку от необходимости содержать и сохранять в поколениях значительное количество (по числу белков) РНК-матриц, размеры которых многократно превышали размеры соответствующих мРНК.

После перехода к кодированию с участием мРНК открылась возможность увеличения как числа, так и размеров клеточных белков. Соответственно возросли их разнообразие и конформационная сложность, что позволило клеткам освоить новые пути метаболизма, усовершенствовать энергетику, кардинально повысить скорость и точность синтезов.

Первоначально характер связывания аминокислот соответствующими им адаптерами сохранялся таким же, как при примитивном синтезе: полость, образованная петлей РНК, конформационно соответствовала аминокислоте и удерживала ее в связанном положении. Впоследствии механизм связывания был изменен. Оно стало осуществляться при посредничестве белковых ферментов аминоацил-тРНК- синтетаз, подключающих аминокислоты к З'-концевому аденозину соответствующего адаптера (тРНК). При этом изменилось назначение петлевой области в молекулах тРНК. Ее структура сохранила специфичность, но преобразовалась соответственно новому назначению — служить объектом узнавания для специфической аминоацил-тРНК- синтетазы.

Предлагаемая модель позволяет удовлетворительно объяснить происхождение ряда характерных особенностей современного генетического кода, в частности, появление «бессмысленных кодонов», обрывающих синтез пептида на рибосоме. При синтезе белка по единой РНК-матрице их роль выполняли петли, которые вообще не связывали аминокислоту (рис. 1, А). Такие петли разделяли два пептида, образованные на единой РНК-матрице. В пуле разделившихся петель- адапторов «пустой» петлевой элемент не закрепился за ненадобностью, но соответствующий ему кодон сохранился в мРНК (рис. 1, Б).

В схемах рис.1, иллюстрирующих гипотезу возникновения современного способа кодирования белков, использован нынешний трехнуклеотидный (трехбуквенный) код. Однако на раннем этапе перехода к современному способу кодирования код, вероятно, был иным. Логично предположить, что число букв в нем было не три, а не менее чем семь–девять. Благодаря этому энергия комплементарного кодон- антикодонного взаимодействия могла обеспечить стабильность комплекса на время, необходимое для образования пептидной связи.

Большой размер раннего кодона мог также в отсутствие специального механизма обеспечивать соблюдение рамки считывания. При трехбуквенном коде все возможные 64 триплета задействованы, т. е. за исключением трех стоп–кодонов они могут быть узнаны соответствующими тРНК. Поэтому смещение рамки считывания в мРНК, кодирующей определенный пептид, на одну или две буквы не прерывало бы синтеза, но изменило бы последовательность кодонов, т. е. привело бы к появлению «неправильного» пептида.

При современном синтезе белка на рибосомах осуществляется контроль начала считывания со стартового кодона, определяющего N-концевую аминокислоту и одновременно обозначающего начало рамки считывания. Однако трудно рассчитывать на то, что контроль соблюдения рамки считывания уже осуществлялся в ранних версиях современного способа кодирования. Роль контролирующего фактора в соблюдении рамки считывания могли сыграть большие размеры кодона. При семибуквенном коде и четырех узнаваемых элементах (азотистых основаниях) число возможных вариантов кодонов около 16 тыс. Очевидно, что число функционировавших РНК-адапторов и, соответственно, «осмысленных» (соответствовавших определенным аминокислотам) кодонов было многократно ниже. Абсолютное большинство потенциальных кодонов не имело адаптеров. Поэтому вопрос об использовании «неправильной» рамки считывания вообще не стоял: существовала единственная рамка, обеспеченная адаптерами на всем протяжении. В ней осуществлялся синтез запрограммированного пептида.

Впоследствии, когда сформировался действующий поныне аппарат синтеза белков (рис. 1, В), включающий рибосому (которая наряду с другими функциями осуществляет узнавание стартового кодона в мРНК, контролирует последовательное подключение «заряженных» аминокислотами тРНК и стабилизирует кодон–антикодонное взаимодействие до момента формирования пептидной связи), размер кодона был редуцирован до необходимого минимума — триплета. Возможный ход эволюции генетического кода рассматривался ранее (Fitch and Upper, 1987).

3.3 Трансформация мира РНК в мир РНК-ДНК

Новый скачок в эволюции клетки связан с появлением ДНК и переходом к ней функций основного носителя генетической информации. Эволюционно этот переход был обусловлен меньшей склонностью ДНК к гидролизу (Бреслер, 1963) и, соответственно, более высокой прочностью полинуклеотидной цепи. Последнее обстоятельство позволяет ДНК формировать значительно более длинные молекулы, чем это возможно у РНК. В современной клетке только ДНК является автореплицирующейся молекулой и присутствует в форме двунитевой молекулы (биспирали). Все клеточные РНК синтезируются в форме однонитевых молекул путем комплементарного копирования «смысловой» нити двунитевой ДНК-матрицы.

Именно двунитевая структура ДНК повлекла формирование целой серии репарационных систем, способных узнавать и устранять дефекты в одной нити, используя информацию, которую несет комплементарная нить. Эти преобразования в структуре и метаболизме клетки, обеспечившие повышенную устойчивость ее генетического аппарата, были реализованы в хромосомах, содержащих двойную нить ДНК протяженностью в несколько миллионов нуклеотидных звеньев.

Резко возросло и перестало быть лимитирующим фактором в эволюции общее количество генетического материала, которым способна управлять клетка (т. е. сохранять, реплицировать, эквивалентно распределять в потомстве, контролировать считывание информации). В современном мире на первом месте — скорость и контролируемость метаболического процесса. Поэтому в генах, помимо структурных участков, кодирующих белки или функциональные РНК (транспортные, рибосомные и др.), присутствуют регуляторные области, которые при участии белков активаторов и репрессоров контролируют транскрипцию.

Сложные и почти безошибочные процедуры синтеза белка и репликации ДНК — лучшие подтверждения высокой организованности молекулярно–биологических процессов в современном мире. Они осуществляются при протягивании кодирующих матриц (соответственно, информационной РНК и разделенных родительских нитей ДНК) подобно ленте конвейера через синтезирующий аппарат, смонтированный в специальных органеллах, рибосомах и реплисомах, которые можно считать молекулярными фабриками или, что звучит более современно, нанофабриками. Редкие ошибки, допускаемые при воспроизведении ДНК ферментами ДНК-полимеразами и корректазами, приводят к включению в синтезируемую нить нуклеотидного звена, некомплементарного матричному звену. Такие некомплементарности являются теми самыми мутациями, которые лежат в основе Дарвиновской эволюции.

Если бы механизм воспроизведения ДНК обеспечивал полную безошибочность, то эволюция, оказавшись лишена своего главного инструмента — наследуемой изменчивости, остановилась бы. Видообразование прекратилось бы. Жизнь могла бы сохраняться только при неизменных условиях среды, что практически невозможно.

В основных чертах, работа внутриклеточных молекулярных фабрик — синтез белка на рибосомах (Watson, 1963; Гаврилова и Спирин, 1967; Кириллов и Семенков, 1984; Spirin, 2004) и полуконсервативная репликация ДНК в реплисомах (Мосевицкий, 1976; Alberts, 1984; Kornberg, 1985) — описана более тридцати лет тому назад, однако некоторые важные детали остаются невыясненными и поныне.

Отпечатки клеток, которые уже были похожи на современных бактерий, обнаружены в осадочных породах, возраст которых достигает 3,5 миллиардов лет (Schopf, 1993,2006).

Есть основания полагать, что генетический код, оформившийся уже тогда или даже раньше, впоследствии не претерпел существенных изменений. Высокую стабильность генетического кода можно объяснить опасностью любой перекодировки — изменения назначения того или иного триплета. Перекодировка возможна вследствие мутирования гена тРНК в участке, представляющем антикодон.

Очевидно, что мутировавшая тРНК будет узнавать в мРНК новый триплет (кодон), соответствующий измененному антикодону. При этом мутантная тРНК сохраняет специфичность по отношению к аминокислоте. Это приведет к тому, что практически все белки окажутся множественно мутантными, что неизбежно расстроит метаболизм клетки и вызовет ее гибель.

После возникновения праклетки (стволовой линии) эволюция проявилась в активном видообразовании, причем были и такие кардинальные решения, как возникновение около 1,7 миллиардов лет тому назад эукариотических (снабженных ядром) клеток, а затем на их основе — всего разнообразия многоклеточных организмов (см. Hedges [et al.], 2004). Вместе с тем, не известно ни одного случая отступления от уже присутствовавших в пралинии базовых атрибутов современной генетики и молекулярной биологии. Так, практически в неизменном виде сохранен общий для всего живого мира Земли генетический код. Общими являются также механизмы репликации ДНК, синтеза РНК (транскрипция), образования белков (трансляция) и многие другие биохимические процессы. Определенные различия, возникшие уже в разделившихся ветвях потомства праклетки и потому выявляемые при сравнительном анализе (см. п. 7.3), только подчеркивают универсальность главных генетических принципов и биохимических механизмов.

Было бы опрометчиво утверждать, что определенные изменения этих принципов и механизмов невозможны. Современный мир принято считать миром ДНК. Переход от мира РНК к этому миру зафиксирован в ряде сохранившихся поныне процедур, в которых при производстве специфичных для ДНК структур используются их аналоги из мира РНК. Так, предшественники ДНК дезоксирибонуклеотиды синтезируются из рибонуклеотидов, а дезоксирибонуклеотид, несущий характерное для ДНК азотистое основание тимин, образуется из дезоксирибонуклеотида, сохранившего характерное для РНК основание урацил, путем метилирования последнего. Однако переход от мира РНК к миру ДНК остался незавершенным.

В современном мире ДНК переняла функцию сохранения наследственной информации, в то время как вся оперативная деятельность осталась за РНК. Поэтому более правильно именовать его РНК-ДНК- миром. Само двойное наименование указывает на промежуточное состояние этого мира. Переход к истинному миру ДНК, в котором РНК утратила бы все свои функции и была бы исключена из клеточного метаболизма, означал бы новый этап рационализации этого процесса, а следовательно, и жизнедеятельности всей клетки, т. е., казалось бы, является перспективным с точки зрения эволюции.

Недавнее обнаружение у ДНК способности выполнять ферментативные функции (Garibotti [et al.], 2006, 2007; Lu and Liu, 2006) косвенно подтверждает потенциальные возможности мира ДНК. С другой стороны, сам факт не только сохранения в течение более 3,5 миллиардов лет, но и бурного развития «промежуточного» мира РНК-ДНК свидетельствует о его высокой эволюционной стабильности. Однако очевидное преуспевание мира РНК-ДНК отнюдь не означает, что эволюция не предпримет попытки перейти к следующему миру, если сочтет его более рациональным.

Появление другого, эволюционно предпочтительного генетического аппарата, в котором не останется места для РНК, означало бы переход к новым формам жизни и в перспективе — исчезновение нас, людей.

Впрочем, такая эволюция в ее начальной стадии возможна только на уровне бактерий, а затем организмам с новой генетической системой предстояло бы пройти весь путь эволюции заново. Возможно, уже сейчас где–то на дне водоема или на почве образовался мутантный клон бактерий, начавших движение в направлении «чистого» мира ДНК, принципиальная возможность существования которого (правда, как предшественника мира РНК) уже рассматривалась (Dworkin [et al.], 2003). Первоначально такие бактерии представляли бы опасность только в случае их болезнетворности. Однако развитие мира ДНК

(пока, повторяем, только гипотетическое) грозит вытеснением предшествующему миру РНК-ДНК.

Именно так происходило ранее — новый мир полностью замещал собою мир–предшественник. Ныне ситуация коренным образом изменилась. Принадлежащий миру РНК-ДНК человек вместе с разумом приобрел способность анализировать ситуацию и в случае необходимости принимать меры к ее изменению.

Очевидно, что и в этом случае человечество не осталось бы в роли стороннего наблюдателя и взяло бы под контроль параллельно развивающийся «чужой» мир.

Но это уже из области фантастики.

Глава 4 ПЕРВЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ. ЖИЗНЬ ИМЕЕТ ЗЕМНОЕ ИЛИ ВНЕЗЕМНОЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ?

4.1 Палеонтологические и физико–химические данные о времени появления на Земле клеточных форм жизни

Возраст самых древних минералов на Земле 3800–3900 миллионов лет. К ним относятся уже образовавшиеся к тому времени в морях и океанах осадочные породы, а также более древние минералы, которые подвергались плавлению (претерпевали метаморфизм), но как бы заново рожденные в указанный период и позже серьезному метаморфизму не подвергавшиеся. Выходы древнейших пород обнаружены на разных континентах: в Австралии, Южной Африке, Гренландии, Восточной Сибири. К настоящему времени самые ранние отпечатки, которые с большой долей уверенности можно приписать клеточным организмам, обнаружены Дж. Шопфом в осадочных породах Северо–Западной Австралии, Южной Африки и Гренландии, возраст которых достигает 3,5 миллиардов лет (Schopf, 1993,2006; Schopf and Packer, 1987). Естественно, эти отпечатки являются наименее сохранившимися и часто находятся на грани признания их биологического происхождения (см. п. 5.1). Тем не менее, общий вывод достаточно определенный: отпечатки принадлежат даже не примитивным (ранним) клеткам, а сложно организованным клеткам современного типа. Этот вывод становится еще более убедительным при прямом сопоставлении самых ранних отпечатков (возраст около 3,5 миллиардов лет) с более поздними (возраст 2–2,5 миллиарда лет) и, соответственно, лучше сохранившимися отпечатками. Обнаружены также столь же древние минералы, по составу и структуре весьма похожие на строматолиты и ныне производимые на мелководье (см. цв. вкл. ил. 5) колониями цианобактерий.

Всего выявлено не менее 11 морфологических форм ранних микроорганизмов, как отдельных клеток круглой и вытянутой формы, так и клеток, организованных в форме цепочек (Schopf, 1993, 2006; Schop and Barghoorn, 1967; Engel [et al.], 1968; Walsh and Lowe, 1985; Walsh, 1992; Rasmussen, 2000; Shen, 2001; Tice and Lowe, 2004; Ueno [et al.], 2006; Schopf [et al.], 2015). Некоторые ранние отпечатки показаны на рис.2 (также см. цв. вкл. ил. 5 и 6). Присутствие 3,5 миллиардов лет тому назад такого разнообразия форм клеток свидетельствует, что жизнь на Земле зародилась существенно раньше (Awramik, 1992; см. также и. 5.1).

Рис. 2. Предполагаемые отпечатки (окаменелости) ранних клеток на Земле (возраст 3,5–3,2 миллиарда лет):

А — В — «Нитчатые» (filamentous) микроокаменелости. Г — Сфероидная микроокаменелость (Schopf. 1993.2011; Schopf [et al.]. 2007). Д — Сфероидная микроокаменелость (Barghoorn. 1971). Е — Слоистый минерал, по химическому составу и структуре соответствующий строматолитам, которые образуются при участии колоний микроскопических водорослей; возраст более 3.4 млрд лет. Ж — Фрагмент богатого углеродом слоя строматолита с отпечатком похожей на микроорганизм нитчатой структуры (Tice and Lowe. 2004). 3 — Микроокаменелость предположительно нитчатой бактерии (или группы палочкообразных бактерий) (Walsh and Lowe. 1985). И — Микроокаменелость предположительно группы нитевых бактерий термофильных хемотрофов (Rassmussen. 2000). А—Г, И — материал из скважин, пробуренных в Западной Австралии. Д—3 — в Южной Африке. Размеры микроокаменелостей 20–100 микрон

Однако в породах, еще более древних, окаменелостей, которые можно было бы принять за клетки, не обнаружено. Не исключая такие находки в будущем, отметим, что существует непрямой способ обнаружения в минералах материала биологического происхождения. Он основан на том, что соотношение изотопов ряда элементов в молекулах, произведенных живой клеткой, отличается от такового в неживой природе в сторону повышения доли легкого изотопа.

В частности, при изотопном анализе углерода в биологических молекулах обнаруживается относительное увеличение доли 12С по отношению к 13С. Дефицит 13С (8^13С) составляет 30–50%о. Однозначного объяснения этому явлению нет. Полагают, что оно обусловлено некоторым преимуществом при проникновении в клетку молекул- предшественников, в составе которых присутствует легкий изотоп. С учетом сказанного масс–спектрометрический микроанализ был применен к карбонатным включениям (керогенам), присутствующим в выходах древнейших пород в Гренландии, возраст которых превышает 3,85 миллиардов лет (Schidlowski, 1992; Mojzsis [et al.], 1996; Holland, 1997; Ueno [et al.], 2002). Было установлено, что дефицит 13С в этих керогенах достигает 40–50%о. Это практически полностью подтверждает биологическое происхождение керогенов. Таким образом, жизнь на Земле уже существовала 3,85 миллиардов лет тому назад. Однако ввиду того, что отпечатки самих клеток в этих породах не сохранились, ничего нельзя сказать об их морфологии, а следовательно, об их принадлежности известным или неизвестным видам клеточных организмов. Единственное, что можно утверждать, и это очень важно, что граница появления жизни на Земле отодвигается за черту 3,85 миллиардов лет.

С другой стороны, достаточно обоснованные данные свидетельствуют о том, что только в этот период земная кора окончательно затвердела и океаны вернулись в свои ложа после массированной астероидной атаки, продолжавшейся свыше 100 миллионов лет (Holland; 1997; Chyba, 1993). Считается, что перед этим в условиях расплавленной коры и испарившихся океанов жизнь была невозможна (принято говорить, что Земля была стерильна). Следовательно, жизнь проявилась практически одновременно с созданием для нее приемлемых условий (Davies and Lineweaver, 2005). При доступной в настоящее время точности датировок вполне можно допустить зазор в 10–50 миллионов лет между установлением на Земле температурного режима, приемлемого для инициации и развития процессов, необходимых для возникновения жизни (100 °C и ниже), и реальным ее появлением.

При этом речь идет о клетках не обязательно современного типа, но уже осуществляющих селекцию изотопов углерода. Мнения ученых резко разделились.

Лазкано и Миллер (Lazcano and Miller, 1996) выступили с утверждением, что вся эволюция до появления активно метаболировавших клеток не только могла, но должна была уложиться в сжатые сроки. В противном случае, утверждают авторы, деструктивные процессы взяли бы верх. Особое значение авторы придают выходам раскаленной лавы из трещин и кратеров на дне океана. По их расчетам, все содержимое мирового океана «пропускается» через эти сильно разогретые придонные области за 11 миллионов лет. При этом органические вещества разрушаются. Авторы полагают, что от начала химической эволюции до появления автономных самовоспроизводящихся структур могло пройти не более 10 миллионов лет. Сформировавшиеся организмы были способны выбрать себе определенные зоны обитания и закрепиться там, исключив себя, таким образом, из пассивного круговорота. Однако эта аргументация выглядит явно недостаточной. Трудно оценить, сколько вариантов молекулярных конгломератов было перебрано, прежде чем возникли структуры (примитивные клетки), оказавшиеся способными к самовоспроизведению в неограниченном количестве циклов, т. е. была запущена линия жизни, продолжающаяся до сих пор.

С другой стороны, многие исследователи полагают, что срок 10— 50 миллионов лет недостаточен для осуществления всех этапов становления жизни, т. е. для образования 3,85 миллиардов лет тому назад клеточных структур, способных к регулярному самовоспроизведению.

Столь же малореальным представляется срок около 300 миллионов лет, отпущенный для эволюционного превращения ранних клеток в клетки современного типа, появившиеся не позже 3,5 миллиардов лет тому назад, когда их присутствие подтверждено палеонтологическими данными (см. выше в этом подразделе). В настоящее время отсутствуют данные, которые позволили бы с уверенностью судить об этом вопросе. Остается неясным, сколько времени прошло в действительности от образования примитивных клеток до освоения ими высокоэффективной энергетики в форме хемосинтеза, фотосинтеза и окислительного фосфорилирования, до разработки сохранившегося поныне генетического кода, до создания сложных молекулярных комплексов (фабрик), осуществляющих высокоскоростной почти безошибочный синтез ДНК, РНК, белков, липидов, других структур, уже свойственных ранним клеткам современного типа (бактериям).

В качестве аргумента против возможности осуществления всего вышесказанного за указанный, казалось бы, значительный срок можно напомнить (и это уже документировано палеонтологическими находками), что клетки, подобные современным эукариотическим (ядерным) клеткам, появились почти через 2 миллиарда лет после того, как образовались бактерии.

Однако новые структуры и функции, свойственные современным эукариотическим клеткам, отличающие их от бактерий (цитоскелет, ядерная мембрана, ядерный матрикс, сложная организация хромосом, упорядоченные клеточные циклы и др.), хотя и являются весьма значимыми приобретениями, представляются по эволюционным меркам существенно менее масштабными по сравнению с отмеченными выше базовыми процессами и структурами, свойственными уже бактериям. При этом следует иметь в виду, что свои энергетические производства — митохондрии и хлоропласты — эукариоты приобрели благодаря поглощению бактерий и сохранению их в качестве органелл (эндосимбиоз). Более того, установлено, что значительное количество хромосомных (ядерных) генов также перенято эукариотами у бактерий (см. подпараграф (пп.) 5.3.3).

Эти прямые заимствования существенно облегчили формирование эукариотических клеток, которые, судя по отпечаткам, имели все признаки их современных потомков. И, тем не менее, этот процесс, как сказано выше, занял два миллиарда лет. Поэтому 300 миллионов лет как максимальный срок эволюционного приобретения базовых качеств, присущих современным клеткам, также кажется недостаточным.

Очевидно, что для выхода из созданного этими рассуждениями порочного круга необходимы дополнительные идеи. Первое и довольно очевидное предположение заключается в том, что стерилизация Земли в периоды плавления коры не была полной так же, как и испарение океанов, и благодаря этому сроки, отпущенные на раннюю эволюцию, могли быть существенно больше. Ранее мы уже отмечали возможность развития эволюционного процесса в атмосфере перегретой Земли. Высказано также предположение, что успевшие сформироваться термофильные клетки, способные существовать при 100 °C, могли сохраняться и эволюционировать в не полностью испарившихся океанах (Sleep [et al.], 2001).

Если принять, что существующая ныне на Земле жизнь взяла старт после самого грандиозного в ее истории импакта, происшедшего 4,45 миллиардов лет тому назад (т. е. впоследствии полных стерилизаций уже не было), то на все этапы химической и предклеточной эволюции могло быть отпущено около 600 миллионов лет.

Этот уже весьма значительный срок следует из предположения, что в осадочных породах, возраст которых 3,85 миллиардов лет, обнаружены следы только тогда появившихся примитивных клеток. Однако нельзя исключить, что существовавшие тогда клетки были уже существенно продвинутыми на пути эволюции, т. е. этапы химической и предклеточной эволюции уложились в более сжатые сроки. Эти вопросы можно будет решить, если удастся обнаружить осадочные породы, формировавшиеся в еще более древних океанах. Они могут находиться на большой глубине, что сильно затрудняет поиск. Обнадеживает то, что некоторые минералы (например, соединения циркония), возраст которых достигает 4,3 миллиардов лет, уже обнаружены (Mojzsis [et al.], 2001; Menneken [et al.], 2007).

Другая версия возникновения жизни на Земле — панспермия, т. е. заселение Земли живыми организмами (спорами бактерий) из космоса.

4.2 О возможности внеземного происхождения земной жизни (панспермия)

Предположения о существовании жизни на других планетах Солнечной системы и в других звездных мирах высказывались уже давно. Джордано Бруно за такие мысли был сожжен инквизицией на костре. Это было на границе XVI – XVII веков. В начале XX века астрономы обнаруживали на Марсе растительность, сходную с высокогорной растительностью Земли, а вытянутые образования на поверхности планеты принимались за каналы, вырытые марсианами. Но в более поздних исследованиях эти данные не подтвердились. Тема нашествия марсиан на Землю, поднятая Уэллсом, не единожды волновала фантазию писателей. И Уэллс и его последователи всячески подчеркивали непохожесть марсиан и землян. Наверно, даже им мысль о марсианском происхождении существующей на Земле жизни показалась бы слишком неправдоподобной.

Однако результаты последних исследований показывают, что эту версию не следует сбрасывать со счетов, хотя на самом Марсе следы жизни пока не обнаружены (Davies, 2003). Анализ метеоритов, приземлившихся за последние 150 лет в разных точках нашей планеты и подобранных «по горячим следам» или обнаруженных в ледяном панцире Антарктиды, показал, что некоторые из них, хотя и различаются как минералы, по ряду общих признаков могут быть объединены в отдельную группу. По первым буквам наименований метеоритов[5], включенных в эту группу, она названа SNC (McSween, 1985). Возраст принадлежащих группе SNC метеоритов (т. е. время, в течение которого они не претерпевали метаморфизма) не более 1,3 миллиардов лет. Этим, а также отсутствием силикатных гранул (хондрул) они отличаются от ровесников Солнечной системы углистых хондритов. Метеориты SNC схожи с земными минералами, однако отличаются по соотношению определенных элементов и изотопов. Поздний метаморфизм и ряд других факторов свидетельствуют о том, что метеориты SNC находились ранее в составе скальных пород крупной планеты. Важным аргументом в пользу марсианского происхождения метеоритов SNC явился состав газов, захваченных, по–видимому, в момент вылета, когда внешняя область метеорита была подплавлена. Оказалось, что в метеоритах ALHA7705 и ЕЕТА79001 изотопный состав инертных газов (аргона, криптона, ксенона), а также азота уникален, если сравнивать с аналогичными данными для других классов метеоритов, но весьма схож с составом атмосферы Марса по данным, полученным космической станцией «Викинг».

Минералогические и физико–химические исследования метеоритов SNC привели к ряду важных заключений. У некоторых метеоритов SNC присутствуют признаки ударного метаморфизма — свидетельство падения поблизости крупного космического тела. Именно взрывная волна, вызванная ударом (импактом), — практически единственная причина, которая могла заставить осколки пород покинуть родную планету. Данные по накоплению в метеоритах SNC изотопов 3Не, 21Ne, 38Аг под действием космических лучей указывают, что самое длительное пребывание изученных метеоритов в космосе составило 11 миллионов лет. Для некоторых метеоритов определенное таким способом время блужданий в космосе оказалось значительно короче — 2,6 миллионов лет и 0,5 миллионов лет.

Как возможные рассматриваются два варианта. Согласно первому из них, за последние 11 миллионов лет было несколько случаев падения на Марс крупных тел (см. цв. вкл. ил. 3) и, соответственно, выбросов фрагментов скальных пород в космос. Однако нельзя исключить, что все исследованные метеориты образовались из–за одного импакта 11 миллионов лет тому назад. Некоторые «камни», выброшенные тогда в космос, были настолько крупными, что их внутренние области оказались защищенными от космического излучения. В космосе по той или иной причине (перепады температуры, столкновения, гравитационные поля) крупные камни разрушались, после чего отсчет времени пребывания в открытом космосе начинался и для внутренних фрагментов. В настоящее время трудно отдать предпочтение одной из этих версий.

Ранее в качестве косвенного довода против присутствия на Земле метеоритов с Марса отмечалось, что импакты происходили и на Луне, но лунные метеориты на Земле не обнаружены. Однако впоследствии они были найдены в Антарктиде (Marvin, 1984). Благодаря этим не оспариваемым никем находкам аргументы в пользу марсианского происхождения метеоритов SNC стали более весомыми.

Далее мы перейдем ко второму, главному для нас, направлению исследований метеоритов SNC, которое представляется еще более сенсационным, — обнаружению в них следов жизни. Еще в ходе первоначального изучения элементарного состава этих метеоритов были выявлены содержащие углерод включения, характеризовавшиеся 13С около 30%о, что указывало на их биологическое происхождение. Однако возникли подозрения, что эти включения — земные примеси. Поэтому последующие исследования проводились с большой тщательностью (Wright [et al.], 1989). Был выбран внутренний фрагмент метеорита ЕЕТА79001, обнаруженного в Антарктике в толще льда и потому предельно чистого. Путем ступенчатого сжигания была выделена та часть углерода, которая находилась в составе органических соединений. Для этого углерода значение 8^13С оказалось равным 33%о. Однако авторы не ставят вопрос, что обнаруженные ими органические соединения биологического происхождения, ограничиваясь констатацией их внеземного происхождения.

Первое заявление о присутствии в метеоритах SNC биологического материала было сделано в работе МакКея исотр. (McKay [et al.], 1996, 2003). В найденном в Антарктике метеорите ALH84001, который также причисляют к марсианским, авторы обнаружили окаменелости с включенными кристаллами магнетита (Fe_3O_4) и грейгита (Fe_3S_4), похожими по размерам, форме и степени чистоты на магнетосомы, производимые земными магнитотаксическими (ориентированными по магнитному полю) микроорганизмами (magnetotactic bacteria). Позже для исследования тех же объектов была применена сканирующая стереоскопическая электронная микроскопия (Friedmann [et al.], 2001). Были выявлены цепочки магнетитовых гранул. Эти гранулы существенно отличались по размерам и форме, но в отдельной цепочке они всегда были одинаковые (см. рис.3, Д—Ж). Именно эта картина характерна для земных магнетотактных бактерий.

Авторы полагают, что на Марсе колонии бактерий обитали в расщелине скалы. В результате мощного взрыва при импакте обломок скалы с замурованными в ее трещинах бактериями был выброшен в космос и вышел на гелиоцентрическую орбиту. Через несколько сотен тысяч или миллионы лет марсианский камень удачно, т. е. без сильных повреждений приземлился в Антарктике, где был обнаружен в толще материкового льда.

До настоящего времени предположение о существовании жизни на Марсе, хотя бы в прошлом, остается под вопросом. В частности, высказаны сомнения в том, что обнаружение в марсианских метеоритах магнетитовых зерен, организованных в форме цепочек, доказывает их биологическое происхождение (Bradley [et al.], 1998; Kerr, 1998; Scott, 1999; Treiman, 2003). Высказанные возражения достаточно серьезны. Тем не менее, в одном из недавних исследований (Thomas–Keprta [et al.], 2002) приводятся новые доводы в пользу биологического происхождения марсианских магнетитовых гранул (высокая химическая чистота, форма, однородность размеров и др.). Возраст этих структур оценивается в 3,9 миллиардов лет. Не исключают биологическое происхождение цепочек магнетитовых гранул в марсианских метеоритах и другие авторы (Weiss [et al.], 2004).

Другой сенсацией работы МакКея исотр. (McKay [et al.], 1996) явилось открытие структур, весьма напоминающих сами бактерии. Их отличие от известных тогда земных микроорганизмов — в существенно меньших размерах (см. рис.3,3—И). Земные бактерии, например, Escherichia coli, имеют толщину 2–3 мкм, а толщина марсианских «бактерий» не более 0,05 мкм. Отсюда их условное название нанобактерии.

Столь малые размеры этих структур послужили основным поводом для сомнений в их биологическом происхождении: многие авторы считают, что просто не остается внутреннего пространства для размещения всех систем жизнеобеспечения (Maniloff [et al.], 1997; Vogel, 1998). С другой стороны, появились данные о присутствии нанобактерий на Земле, причем, даже в наше время (Folk, 1997; McKay [et al.], 1997; Vogel, 1998; Drancourt [et al.], 2003; Miller [et al.], 2004; Ciftcioglu [et al.], 2006). Да и хорошо известные клетки микоплазмы только вдвое толще «марсианских». Реальность наблюдавшихся МакКеем и его сотрудниками структур была подтверждена другими авторами (Steele, 1998; Gillet [et al.], 2000). Однако очень похожие структуры были найдены также в метеорите, которому приписывают лунное происхождение (Sears and Kral, 1998).

Точку в этих дискуссиях должна поставить уже скорая экспедиция на Марс. Измерения с помощью лазерного альтиметра, произведенные с орбитальной станции, выявили береговую линию некогда существовавшего на Марсе океана (Head [et al.], 1999). В последнее время получены и другие свидетельства, причем высказываются предположения о периодических выходах глубинных вод на поверхность Марса и в наше время. Следовательно, должны быть и осадочные породы. Именно в них могут быть обнаружены следы жизни при условии, что она действительно существовала на Марсе.

Если (пока условно) принять, что жизнь на Марсе когда–то все же была, то возникнуть она могла до земной, т. к. Марс, имея меньшую массу, затвердел раньше. Если на нем не было преследовавших Землю катастроф, приводивших к глобальным стерилизациям, то «фора» могла составить до 400 миллионов лет. Поэтому вполне возможно, что к моменту, когда на Земле, наконец, сформировались благоприятные для развития жизни условия, на Марсе жизнь в форме бактерий уже была. Подсчитано, что не менее десяти найденных марсианских метеоритов приземлились за последние 150 лет. Очевидно, что значительно большее количество марсианских метеоритов, попавших на Землю за тот же период, еще не обнаружены. Интенсивность же камнепада с Марса в те далекие времена (около 4 миллиардов лет тому назад) была существенно выше. Так что есть надежда и на Земле получить новые данные о жизни на Марсе.

Отдельный вопрос: способны ли клетки, если они находились в расщелине скальной породы, которая стала метеоритом, сохранить жизнеспособность при вылете с родной планеты, за время путешествия в космосе и при падении метеорита на Землю?

В принципе, такая возможность признается (Rettberg [et al.], 2002; Gladman [et al.], 2005; Warmflash and Weiss, 2005). Структурный анализ доступных ныне марсианских метеоритов показал, что многие из них не претерпевали ударного метаморфизма или глубокого плавления в момент вылета. Это означает, что внутри метеорита условия оказались тогда достаточно мягкими и клетки, попавшие в его глубокие расщелины, могли сохранить жизнеспособность при вылете. Далее — путешествие в космосе. Как уже говорилось выше, для найденных марсианских метеоритов максимальная длительность пребывания в космосе составляла около 11 миллионов лет, но теоретически при удачной траектории она могла быть многократно меньше, вплоть до всего лишь нескольких лет. На Земле столь «скорые» марсианские метеориты еще не найдены. Наконец, исследование метеоритов показывает, что приземление может оказаться достаточно плавным и без перегрева, благодаря чему находящиеся в глубоких трещинах клетки имеют шанс сохранить способность к делению.

Очевидная и, пожалуй, главная проблема гипотезы панспермии заключается в вопросе: возможно ли после блужданий в космосе сохранение клетками (бактериями или их спорами) способности к размножению в случае попадания в благоприятные для этого условия?

Какие же опасности подстерегают клетку в открытом космосе? Первая из них — пронизывающие космос излучения. Ультрафиолетовые (УФ) лучи весьма эффективно повреждают нуклеиновые кислоты, которые активно поглощают свет в области спектра 250–270 нм. Главный вид УФ повреждений ДНК — образование тиминовых димеров. Жесткие гамма–лучи и элементарные частицы (протоны, мезоны, нейтроны и др.) вызывают, главным образом, разрывы как отдельных, так и обеих нитей ДНК. Естественно, эти же воздействия в той или иной степени клетка испытывает и в условиях нормального существования. Для восстановления поврежденных участков ДНК-клетка располагает разнообразными, сформированными из многих ферментов, репарационными системами (для обзора см. Мосевицкая, 1978; Жестянников, 1979; Крутиков [и др.], 1985; Королев, 2005). Однако при попадании в космос клетки обезвоживаются и большую часть времени пребывают при близкой к абсолютному нулю температуре, т. е. никакие биохимические реакции в них идти не могут. Поэтому все повреждения за время блуждания клетки в космосе сохраняются, а значит, и накапливаются.

В реальном эксперименте споры бактерий Bacillus subtilis были экспонированы в открытом космосе в течение шести лет на спутнике и затем доставлены на Землю. В партии, ничем не защищенной от излучения, сохранили жизнеспособность 0,01% спор. Главным повреждающим агентом было УФ излучение, испускаемое Солнцем.

Однако не все так безнадежно. Проникающая способность УФ лучей крайне мала. В партии, защищенной от УФ лучей тонкой алюминиевой пластинкой, 80% спор сохранили жизнеспособность. Споры, обретшие чехол благодаря аккреции пылевых частиц, а тем более спрятавшиеся в расщелине метеорита, также оказываются защищенными от этого вида излучения.

Но спутник обращался на невысокой околоземной орбите, где поток космических заряженных частиц существенно ослаблен магнитным полем Земли. Во внешнем по отношению к этому полю космосе в полной мере проявляется воздействие на споры потоков заряженных частиц (протонов, ядер гелия, электронов и др.), а также жестких рентгеновских и у-лучей. При значительно большей по сравнению с УФ лучами проникающей способности эти формы излучения вызывают в толще метеорита вторичные ливни частиц и «тормозную» радиацию (Hubner [et al.], 1994; Warmflash and Weiss, 2005). Только споры, находящиеся на расстоянии более 1 м от поверхности метеорита, могут считаться защищенными от действия фонового космического излучения. В этой оценке не учтены нейтральные частицы нейтроны, проникающая способность которых значительно выше. Однако их доля в фоновом космическом излучении невелика. Исключением являются окрестности сверхновых звезд. Судя по довольно частому появлению сверхновых на земном небосводе, клетка за время пребывания в космосе может оказаться (и не раз) в интенсивном потоке нейтронов, испущенных сверхновой, которая вспыхнула на «близком» расстоянии (в пределах 15 световых лет).

Необходимо иметь в виду также внутренние повреждающие факторы. Это частицы и излучения, освобождающиеся при распаде радиоактивных элементов, присутствующих в окружающем клетку материале (пылевой чехол, метеорит–носитель), или непосредственно инкорпорированных в состав клетки (14С, 3Н, 40К и др.).

Наконец, необходимо иметь в виду еще один механизм повреждения молекулярных структур — спонтанные химические процессы, которые приводят, главным образом, к разрывам химических связей в молекулах белков и нуклеиновых кислот. Этот же механизм может оказаться ответственным за образование случайных связей (сшивок) между оказавшимися в тесной близости реакционными группами. В обычных условиях, а тем более при повышенной температуре, эти процессы являются главной причиной инактивации даже высокоочищенных ферментов, понижения растворимости веществ и др. Однако при сверхнизких температурах, господствующих в космосе, вероятность (скорость) таких процессов резко падает. Это связано с тем, что для осуществления реакции перехода из одного конечного состояния в другое должен быть преодолен активационный барьер, соответствующий энергии активации (l/act) химической реакции (20–30 ккал/моль).

Скорость реакции уменьшается экспоненциально с понижением температуры. Уже при температуре 50 К химическая реакция должна быть полностью замороженной. Фактически это не так. Даже при столь низких температурах химические процессы имеют конечную скорость.

Исследуя эту проблему, В. И. Гольданскийи сотрудники обратили внимание на возможность туннельного перехода, т. е. осуществления химических реакций (как синтеза, так и деградации) без преодоления активационного барьера (Гольданский, 1986). Таким образом, даже в спрятавшейся в толще метеорита клетке или споре по ряду причин накапливаются повреждения, которые не могут быть своевременно устранены. Повреждаются не только генетические компоненты (ДНК), но и другие клеточные структуры, в том числе ферменты. Именно в инактивации ферментов заключена весьма существенная проблема. После попадания сильно поврежденной клетки даже в самые благоприятные условия она не смогла бы восстановить жизнеспособность, если оказались инактивированными ферменты, осуществляющие репарацию ДНК, транскрипцию (синтез РНК), трансляцию (синтез белка), энергообеспечение и ряд других необходимых для обеспечения жизнедеятельности функций.

С учетом всего вышесказанного, способность клетки восстановиться после пребывания в космосе в течение миллионов лет представляется весьма маловероятной. Однако парадокс заключается в том, что большой вероятности тут и не требовалось. Единственная прорвавшаяся из космоса клетка, повреждения которой оказались «совместимы с жизнью», могла бы оплодотворить стерильную, но уже способную принять жизнь Землю. Мы рассмотрели весьма жесткую ситуацию, в которой оказываются клетки при долгом пребывании в космосе. Однако в каких–то случаях это пребывание может быть намного короче.

Исследование магнитных характеристик Марсианского метеорита ALH84001 показало, что внутренние области этого метеорита ни при вылете, ни при приземлении не подвергались нагреву выше 40 °C (Weiss [et al.], 2000). Доказана также возможность выхода марсианских метеоритов на траектории, по которым они попадают на Землю через несколько лет (Weiss [et al.], 2000; Gladman [et al.], 2005).

Очевидно, что пусть не частое, но возможное сочетание этих благоприятных факторов практически гарантировало доставку микроорганизмов, «спрятавшихся» в расщелинах выброшенной породы, живыми, если жизнь на Марсе действительно присутствовала.

Здесь следует заметить, что, признавая возможность заноса жизни на Землю, нельзя исключить обратное явление: распространение земной жизни в космическом пространстве. Действительно, жизнь на Земле существует уже более 3,5 миллиардов лет. За это время Земля многократно сталкивалась с крупными телами, и каждый раз материал, в котором содержались разнообразные микроорганизмы, оказывался в космосе. Часть этого материала не возвращалась на Землю и в качестве земных метеоритов могла оказаться на других планетах. Поэтому если будет обнаружена жизнь или следы ее существования на других планетах, в том числе на Марсе, то встанет вопрос: не явилась ли она ветвью земной жизни?

В свое время большой интерес вызвали сообщения о присутствии в являющихся ровесниками Солнечной системы углистых хондритах микрообразований, по структуре напоминающих окаменевшие клетки (Claus and Nagy, 1961; Meinschein [et al.], 1963; Urey, 1966; Nagy, 1975). Размеры микрообразований — 30–40 микрон, толщина стенок — около одного микрона.

Интерес к этим структурам был подогрет находками весьма схожих структур в древнейших земных породах (см. рис.2). Исследованию подвергали тонкие полированные шлифы, где наблюдаются срезы присутствующих структур. В них хорошо различима оболочка и представлены элементы, которые можно принять за клеточные органеллы. К наиболее впечатляющим земным образцам относятся датируемые ранним палеозоем (600 миллионов лет) образцы, добытые Рудавской (1972) на трехкилометровой глубине в Восточной Сибири. Присутствующие в них микроструктуры идентифицированы как окаменелые акритархи рода Polyedrixium. Интрига состоит в том, что на них очень похожи микроструктуры, присутствующие в метеорите Оргей (Orgueil).

Подборка образцов на рис.3, А — Г демонстрирует схожесть микроструктур, выявленных в углистых хондритах и в земных породах. Соответствующая гипотеза не заставила себя ждать (Timoffejev, 1963; Urey, 1966; Rossignol–Strick and Barghoorn, 1971; Nagy, 1975; Pflug, 1984). Идея ее в том, что жизнь появилась еще в период формирования Солнца из газово–пылевой туманности. В сферическом слое на определенном расстоянии от молодого Солнца присутствовали необходимые для формирования жизни условия: температура 0–100 °C, влага, несложная органика, необходимая для синтеза более сложных веществ, наконец, пылевые частицы, о возможной роли которых в формировании жизни говорилось выше. Период, в течение которого могла развиваться жизнь в допланетной Солнечной системе, нельзя назвать длительным — не более 100 миллионов лет. Относительно небольшой временной интервал компенсируется внушительными размерами пространства, которое могло послужить полигоном для испытания разных подходов к «конструированию» живых организмов. Оно было неизмеримо большим по сравнению с пригодным для этих целей пространством на Земле.

Рис. 3. Обнаруженные в метеоритах структуры, напоминающие клеточные окаменелости:

А — Окаменелая клетка планктонного микроорганизма (акритарха) из раннепалеозойских отложений Восточной Сибири; размер около 15 микрон (Рудавская, 1972). Б — Похожая на акритарх типичная микроструктура из метеорита Оргей (Orgueil) (см. Рудавская. 1972). В — Микроструктура из метеорита Михей (Mighei) (см. Urey. 1966). Г — Микроструктура (возможно, окаменелость делящейся клетки) из метеорита Оргей (Claus and Nagy. 1961). А—Г — Размеры микроструктур около 15 микрон. Д—Ж — Магнетитовые гранулы, в том числе организованные в цепочки, обнаруженные в Марсианском метеорите ALH84001 (McKay [et al.]. 1996; Friedmann [et al.]. 2001; MacKay [et al.]. 2003). 3—И — Обнаруженные в метеорите ALH84001 микроструктуры толщиной 0.1–0.2 микрона, идентифицированные как «нанобактерии» (McKay [et al.]. 1996; Kerr. 1996; McKay [et al.]. 2003)

При наступлении фазы слипания пылевых частиц клетки (если они уже действительно существовали) оказались замурованными внутри формировавшихся минералов. По большей части эти минералы вошли в состав формировавшихся планет и на какое–то время оказались расплавленными, но некоторые остались небольшими камнями, какими и являются углистые хондриты, обильно выпадавшие на молодую Землю. Если именно они принесли на Землю жизнь, то становится понятной похожесть окаменелых микроструктур, выявленных как в земных породах, так и в поныне выпадающих на Землю углистых хондритах.

Живые клетки, появившиеся в атмосфере раннего Солнца, могли до Земли обосноваться на «промежуточной станции» — другой планете, раньше Земли подготовившейся к восприятию жизни. В такой роли могли выступить Венера и Марс. Жизнь должна была там продержаться (продолжая эволюционировать) до того времени, когда Земля также стала способной поддержать ее. О марсианских метеоритах, которые могли доставить живые клетки на Землю, говорилось выше.

Высказывались также предположения, что в ранней Солнечной системе получила развитие жизнь, зародившаяся не на месте, а занесенная с другой звездной системы. Считается, что около трети обломков скальных пород, выброшенных в космос при мощном импакте, покидают свою звездную систему. В принципе, какие–то из них могут достигнуть другой звездной системы и принести присутствующие в их расщелинах микроорганизмы на планету с подходящими для их существования условиями. Вопрос в том, существует ли конечная вероятность такого события?

Согласно недавно проведенным расчетам, межзвездный перенос жизни практически невозможен (Melosh, 2003). Нельзя исключить, однако, что в соответствующий период, а именно от 4,6 миллиардов лет (образование Солнечной системы) до 3,8 миллиардов лет (появление жизни на Земле), некая звездная система, уже обретшая жизнь, сближалась с Солнечной системой, что сделало бы такой перенос более вероятным.

Когда дискуссии на тему панспермии были в разгаре (см. Nagy, 1975), два американских астрофизика выступили с сенсационным утверждением, что межзвездные «пылевые» туманности образованы бактериями. По предположению авторов, эти бактерии были вынесены из газово–пылевой атмосферы звезд, где они обитали (Hoyle and Wickramasinghe, 1977, 1981). Главные доводы авторов основаны на данных инфракрасной спектроскопии и светорассеяния. По этим данным, частицы, из которых сформированы межзвездные туманности, содержат полисахариды, а свет рассеивается на них так же, как в модельных опытах он рассеивался на бактериях с обугленной оболочкой. Авторы опубликовали свое сообщение в престижных научных журналах, что, однако, не уберегло их от трудных вопросов, которые последовали от постепенно выходивших из шокового состояния биологов и других исследователей. Было отмечено, что, в первую очередь, следовало с помощью вынесенных в космос спектрометров исследовать спектры поглощения в ультрафиолетовой области, где должны были бы присутствовать полосы поглощения около 260 нм, характерные для нуклеиновых кислот, и в более коротковолновой области, где поглощает пептидная связь, соединяющая аминокислоты в белках.

Насколько известно, такие вполне доступные в наше время эксперименты осуществлены не были. Поэтому вопрос остался открытым, а скорее всего, сенсация на этот раз не состоялась.

До настоящего времени нельзя также считать доказанным, что микроструктуры, обнаруживаемые в углистых хондритах, действительно являются клеточными окаменелостями. Соответственно не доказано присутствие клеток в атмосфере раннего Солнца. Однако само признание возможности развития эволюционного процесса вплоть до появления клеточных форм вне твердой фазы (планет), а в газово–пылевой атмосфере звезд (как и в атмосфере планет, о чем говорилось выше), многократно увеличивает доступное этому процессу пространство и продлевает время, в течение которого он мог развиваться.

Согласно современным представлениям, базирующимся на астрономических наблюдениях, путь, который прошла наша Солнечная система, формировавшаяся из газово–пылевой туманности, характерен для всех или почти всех звездных систем. Более того, недавно были описаны «влажные» звездные системы, в которых, возможно, присутствует значительное количество воды (Tarter [et al.], 2007).

В нашей Галактике около 100 миллиардов звезд. В близком соседстве с нами миллионы звездных систем. Многие из них имели равные с Солнечной системой шансы довести эволюцию до клеточных форм жизни. Другой вопрос: была ли практическая возможность заноса жизни на Землю от далеких космических объектов? Проведенный выше анализ повреждающих воздействий, испытываемых клеткой при ее блужданиях в космосе, почти не оставляет надежды на положительный ответ (Melosh, 2003). Тем не менее, мы окончательно не исключаем такую возможность. Наша Галактика насчитывает более 10 миллиардов лет. Уже тогда в ней мог начаться процесс зарождения жизни, перекинувшийся и на Солнечную систему, где достиг Земли.

В табл.1 суммированы приведенные выше допущения и рассуждения о возможных сроках, отпущенных эволюции на создание жизни на Земле, самые ранние признаки которой обнаружены в породах, имеющих возраст 3,85 миллиардов лет.

Таблица 1

Возможные сроки эволюции до появления на Земле живых организмов предположительно не позже 3,85 млрд лет тому назад

Вопрос, произошло ли зарождение жизни за отведенное на Земле время (по разным допущениям за 10–600 миллионов лет) самостоятельно либо в те же сроки на Земле прижилась клетка, прибывшая извне, представляет большой научный интерес и реально будет решаться, когда люди столкнутся с жизнью на других планетах и в других мирах. Если образующие клетку молекулярные структуры, основные пути клеточного метаболизма и генетический код окажутся такими же, как у земных организмов, распространение жизни из общего источника можно будет считать доказанным. Если же формы жизни, которые будут обнаружены на других планетах, развивались самостоятельно не только на этапах клеточной, но и доклеточной эволюции, то они окажутся отличными от земных форм в базовых механизмах, контролирующих клеточные синтезы и функции.

Независимо, какой из вариантов ранней эволюции имел место в действительности, существенным является обстоятельство, что клеточная форма жизни появилась вскоре после того, как Земля стала достаточно комфортной для ее поддержания и дальнейшего развития. Нет оснований полагать, что Земля в этом отношении уникальна. Отсюда очевидный вывод — вероятность зарождения жизни высока везде, где этому благоприятствуют условия среды.

4.3 Высокая вероятность появления жизни при наличии совместимых с нею условий и малая вероятность появления разумных существ в ходе эволюции

Таким образом, мы приходим к важному промежуточному результату.

Аргументы, представленные в гл.1, привели к заключению, что наша цивилизация, развитие которой определяют разум и любознательность, уникальна, по крайней мере, в доступной общению области космоса. Можно представить две a priori допустимые версии, объясняющие уникальность Земной цивилизации.

Первая — уникальность самой жизни, развившейся только на Земле. Согласно второй версии, при широком распространении жизни как явления чрезвычайно мала вероятность варианта эволюции, ведущего к разумным существам, который имел место именно на Земле.

По сумме изложенных выше результатов и соображений мы будем придерживаться последней версии, тем самым снимая вопросительный знак в названии этой книги. И сразу встает новый вопрос: почему столь маловероятно достижение жизнью «разумной» стадии, и какие факторы направили эволюцию на Земле в нужное русло?

Этой проблеме будут посвящены последующие разделы книги. Прежде всего следует рассмотреть вопрос: каким образом развивалась на Земле эволюция клеточных форм жизни на протяжении более 3,5 миллиардов лет?

Глава 5 ДЕРЕВО ЖИЗНИ

Идея построения дерева эволюции восходит к Чарльзу Дарвину, допустившему возможность происхождения всего многообразного живого мира от единственной клетки (рис. 4, А). Это суждение для середины девятнадцатого века было еще более революционным, чем широко известная его гипотеза о происхождении человека от обезьяноподобного существа, подтвержденная многочисленными палеонтологическими находками, в том числе сделанными в последнее время (см. гл.7). Именно с того времени эволюцию стали представлять как растущее из общего ствола дерево с ветвями, которые, в свою очередь, дают многочисленные ветвящиеся отростки. Как правило, на эволюционном дереве изображают только те ветви, которые соответствуют ныне здравствующим царствам, классам, отрядам и видам (так, на нем отсутствуют динозавры). Имея в виду это обстоятельство, мы будем именовать его вслед за многими исследователями деревом жизни.

5.1 Современные подходы к построению дерева жизни

До 1960‑х годов степень родства между видами определяли исключительно по анатомическим, морфологическим и поведенческим признакам. Принадлежность животных, как существующих, так и вымерших, тому или иному виду, отряду и т. п. определялась по деталям строения скелета, по отдельным костям и зубам. Эти подходы сохранили значение и в последующие годы. Приобретенный опыт столь значителен, что даже плохо сохранившиеся окаменелости позволяют достаточно надежно классифицировать животных, живших десятки и сотни миллионов лет тому назад. Так, по отпечаткам раковин четко классифицируют моллюсков, существовавших 400–600 миллионов лет тому назад.

Достаточно точное датирование окаменелостей (как животных, так и растений) позволило определить не только последовательность образования видов, но и время их образования (точки разветвления) вплоть до возраста 1 миллиарда лет, когда появились губки и кишечнополостные. Более древние отпечатки принадлежат исключительно одноклеточным организмам. Обнаружено значительное количество достаточно четких отпечатков прокариотических и эукариотических (ядерных) клеток возрастом до 2,5 миллиардов лет и 1,7 миллиардов лет, соответственно. Однако в более древних породах, главным образом вследствие их значительного метаморфизма, клеточные отпечатки — большая редкость.

Рис. 4. Эволюция представлений о дереве жизни[6]:

А — Дерево жизни, как его представлял Чарльз Дарвин. Б — Дерево жизни по Woese

[et al.] (1990). ствол которого (последний общий предшественник) дает ветви бактерий

и архе. В — Дерево жизни по Doolittle (1999). учитывающее горизонтальные перено–сы. Г — Дерево жизни, при построении которого учтены соображения о возникнове–нии эукариотической клетки при акте симбиоза бактерии и архе

Своеобразный рекорд принадлежит Дж. Шопфу, который впервые опубликовал микрофотографии клеточных окаменелостей, обнаруженных им на Северо–Западе Австралии в осадочных породах, залегающих на глубине около 30 км (Schopf, 1993). Возраст этих пород и, соответственно, окаменелостей — около 3,5 миллиардов лет. Автор идентифицировал окаменелые клетки как близкие современным фотосинтезирующим грамотрицательным бактериям, которые имеют два названия: сине–зеленые водоросли и цианобактерии (см. рис.2). Главным доводом в пользу этого заключения стало присутствие в тех же отложениях слоистых известковых структур (строматолитов), поныне создаваемых колониями современных цианобактерий на мелководье.

Но такой вывод равноценен утверждению, что уже 3,5 миллиарда лет тому назад на Земле осуществлялся процесс фотосинтеза, при котором с участием световой энергии присутствовавшие в атмосфере пары воды и СО_2 использовались для органических синтезов и производства кислорода. Если придерживаться концепции зарождения жизни на самой Земле, то существование 3,5 миллиарда лет тому назад бактерий современного типа свидетельствует о том, что жизнь на Земле должна была присутствовать и значительно раньше (Awramik, 1992). Однако более древние не метаморфозированные (не подвергавшиеся плавлению) породы, в которых могли сохраниться ранние клеточные формы, пока не обнаружены. Да и выводы Шопфа о биологическом происхождении сделанных им находок были оспорены как в отношении клеток (Brasier [et al.], 2002,2006), так и строматолитов (Lowe D. R., 1994; Grotzinger and Knoll, 1999; Walsh, 2004). В отношении некоторых предъявленных Шопфом окаменелостей, сохранившихся совсем плохо, критика представляется обоснованной. Качество остальных отпечатков также не очень высокое. Однако сравнение с явно родственными, но более поздними и потому лучше сохранившимися отпечатками подтверждает их достоверность.

В недавних исследованиях рядом авторов получены новые тому доказательства (Altermann and Kazmierczak, 2003; Schopf, 2006; Allwood [et al.], 2006; Hofmann andBolhar, 2007). В частности, обнаружены следы фотосинтезирующих клеток в столь же древних отложениях на территории Южной Африки (Tice and Lowe, 2004). С другой стороны, Шопф в суммирующем обзоре (Schopf, 2006) фактически отказался от ранних утверждений, что обнаруженные им отпечатки древнейших клеток принадлежали фотосинтезирующим бактериям, похожим на современные цианобактерии. Он ссылается на существующие ныне хемотрофы, которые имеют большое сходство с теми же отпечатками. Таким образом, вопрос о времени появления фотосинтезирующих клеток вновь оказался на повестке дня.

Длительное время не удавалось обнаружить относящиеся к той же эпохе микроокаменелости, которые можно было бы с достаточной степенью уверенности отнести к хемотрофным бактериям, поныне преобладающим среди анаэробов (микроорганизмов, существующих в бескислородной среде). Эволюционно они предшествовали цианобактериям и, следовательно, не могли не быть их современниками.

Наконец, в 2000 году было сообщено, что в Австралии в осадочных породах, формировавшихся более 3,2 миллиардов лет тому назад, обнаружены отпечатки нитеобразных микроорганизмов. Породы оказались богаты соединениями серы, что свидетельствовало об их формировании на океаническом дне вблизи выходов лавы и горячих серных источников. На этом основании окаменелые бактерии были отнесены к анаэробным хемотрофам (Rasmussen, 2000; Shen, 2001). Были получены и другие свидетельства присутствия более 3 миллиардов лет тому назад восстанавливающих СО_2 до метана (метаногенных) (Ueno [et al.], 2006) и восстанавливающих окислы серы анаэробных микроорганизмов (Ohmoto [et al.], 1993). Таким образом, микроорганизмы, отличные от цианобактерий, также могли претендовать на роль последнего общего предшественника.

Проведенное выше обсуждение показывает, что ствол и ранние ветви дерева жизни могли формировать анаэробные хемотрофы, использующие наиболее примитивные пути накапливания энергии за счет преобразования неорганических соединений: восстановления двуокиси углерода и сульфатов или окисления сероводорода. Фотосинтезирующие бактерии, использующие более сложные схемы метаболизма, возникли позже. Причем, по мнению ряда авторов, это были не цианобактерии, использующие в качестве восстановителя при фотосинтезе воду и освобождающие кислород, а фотосинтезирующие бактерии, которые в условиях восстановительной атмосферы могли использовать в качестве восстановителя свободный водород или сероводород (Des Maralis, 1998; Hoehler, 2005; Olson, 2006).

По данным Олсона, цианобактерии появились не ранее 2,9 миллиардов лет тому назад, а по другим данным (Корр [et al.], 2005) еще позже. Такой подход позволяет объяснить сохранение весьма теплого климата на Земле в течение первого миллиарда лет развития на ней жизни сильным парниковым эффектом, который мог создаваться благодаря присутствию метана, поступавшего в атмосферу при выходах лавы и в результате жизнедеятельности метаногенных бактерий (Pavlov [et al.], 2000), а также присутствию двуокиси углерода (Hessler [et al.], 2004). Накопление и сохранение метана были возможны только при отсутствии в атмосфере молекулярного кислорода. С распространением цианобактерий и поступлением значительного количества кислорода в атмосферу содержание в ней метана было сведено, практически, к нулю.

Именно с этим обстоятельством связывают не просто похолодание, но глобальное оледенение, имевшее место около 2,2 миллиардов лет тому назад (Корр [et al.], 2005; Kasting and Ono, 2006). Мы видим, что вопрос о времени появления цианобактерий принципиален для интерпретации геохимических процессов в интервале 3,5–2,5 миллиардов лет тому назад и для правильного отображения дерева жизни.

Очевидно также, что данные палеонтологии не позволяют надежно датировать появление самых ранних ветвей дерева жизни и, соответственно, обоснованно судить об их очередности (см. Schopf, 1999). Успехи молекулярной биологии позволили разработать целый ряд новых подходов к решению этой проблемы. Базовую идею «молекулярных часов» высказали Цукеркандл и Полинг (Zuckerkandl and Pauling, 1965). К тому времени уже была расшифрована аминокислотная последовательность ряда белков. Среди этих белков были и белки–гомологи, принадлежавшие разным видам. Оказалось, что чем дальше отстоят виды друг от друга, т. е. чем раньше произошло их разделение, тем больше различий в аминокислотных последовательностях гомологичных белков.

После успехов в определении нуклеотидных последовательностей ДНК (секвенировании) появилась практическая возможность реализовать аналогичный подход непосредственно на генах, определяя происшедшие в них мутации (замены азотистых оснований, вставки, делеции, дупликации). Естественно, речь идет о полезных или практически нейтральных мутациях, которые сохраняются в потомстве и, следовательно, накапливаются с момента образования вида (Ohta Т., 1987; Schuster Р„ 1993).

Первый вопрос, который следовало решить: возникают ли мутации в генах линейно во времени? С этой целью сопоставлялись данные о числе мутаций, накопленных у определенных видов, с палеонтологическими данными о возрасте этих видов. Такое исследование смогло охватить почти миллиард лет благодаря большому количеству палеонтологических находок, относящихся к этому периоду. Оно показало, что, по крайней мере, в пределах означенного периода линейность накопления мутаций во времени действительно имела место.

Было сделано предположение, что эта закономерность выполнялась вплоть до тех давних времен, когда появились самые ранние из дошедших до нас (современных) видов. Учитывая, что речь шла о громадных промежутках времени, предстояло выбрать в клетке объекты (белки или гены), для которых характерен низкий темп изменчивости. Среди белков предпочтительными объектами являются компоненты мультимолекулярных комплексов, например белки рибосом. Структурное изменение в таком белке из–за несогласованности с другими компонентами дестабилизирует весь комплекс. Подобные мутации исключаются из популяции. По той же логике подходящими объектами при «тестировании» дерева жизни являются рибосомные и транспортные РНК. Параллельно с практическим использованием метода молекулярных часов продолжается его совершенствование (Lee, 1999; Douzery [et al.], 2003; Mbller and Reisz, 2005; Benton and Donoghue, 2007).

5.2 Поиск пралинии (последнего общего предшественника)

Один из первых значимых результатов «молекулярного» подхода к изучению ранних этапов эволюции был получен Уэзом и Фоксом (Woese and Fox, 1978). Авторы анализировали нуклеотидный состав РНК малой субъединицы рибосомы у ряда прокариотических и эукариотических клеток. Они обнаружили, что по признаку присутствия или, наоборот, отсутствия в этой весьма консервативной РНК тех или иных элементов (определенных петель, палиндромов и др.) прокариоты, представлявшиеся до того единым царством, четко делятся на два царства: истинных бактерий (эубактерий) и архебактерий, ныне именуемых, соответственно, бактериями и архе.

Оба эти царства происходят непосредственно от стволовой клеточной линии т. н. последнего общего предшественника (last universal common ancestor‑LUCA). В настоящее время клетки последнего общего предшественника не рассматриваются как очень примитивные. Самостоятельно существуя во внешней среде (не паразитируя), они должны были иметь не менее 1000 генов (Ouzounis [et al.], 2006).

Разделение стволовой линии на архе и бактерии произошло около 3,5 миллиардов лет тому назад. Согласно Уэзу и Фоксу, эукариотические (обладающие ядром) клетки ближе архе, чем бактериям, и являются ветвью архе. Этот результат был, в принципе, подтвержден данными морфологического анализа рибосом (Lake [et al.], 1986). Были использованы также другие подходы. Некоторые авторы (Iwabe [et al.], 1989; Baldauf [et al.], 1996) в качестве «молекулярных часов» использовали а- и 8-субъединицы АТФ-азы, а также факторы элонгации Ти и G. Эти пары полипептидов образовались в результате генных дупликаций еще в «стволовой» линии, т. к. присутствуют у всех организмов.

Поэтому мутации, накопленные ими в разных линиях, также позволяли оценить самое раннее разделение видов. И в этом случае оказалось, что архе филогенетически ближе эукариотам, чем бактериям.

Исследования, проводившиеся разными группами, и многочисленные, порой весьма острые дискуссии (Реппу, 1988; Lake [et al.], 1990; Doolittle and Brown, 1994; Edgell and Doolittle, 1997; Olsen and Woese, 1997) привели к принятому тогда большинством исследователей варианту дерева жизни, основанному на концепции трех царств, впервые сформулированной Уэзом (рис. 4, Б). Самыми первыми ветвями на этом дереве (из тех, что дотянулись до нашего времени) были бактерии и архе. Согласно этой концепции, эукариоты появились как позднейшее ответвление от архе, приобретшее эволюционным путем ядро, цитоскелет и др. (Woese [et al.], 1990).

Вопрос, возникающий при рассмотрении предложенного Уэзом дерева жизни с обозначенным на нем стволом: какая из двух линий (бактерии или архе) была стволовой, т. е. «последним общим предшественником»? Мутация или серия мутаций в одной из клеток этой линии инициировала первое ответвление на дереве жизни. Многие авторы полагали, что стволовой линией были архе, а ответвление сформировали бактерии.

Главный аргумент — крайне суровые условия, существовавшие на ранней Земле. Бьющие вблизи вулканов насыщенные сероводородом горячие источники — типичная среда обитания современных архе, так и оставшихся анаэробами (Chyba, 1993; Nisbet and Fowler, 1996). В пользу этой версии говорит анализ способов производства энергии разными типами клеток. Самый простой аппарат у архе, использующих энергию водорода, выделяющегося при анаэробном окислении метана и сероводорода. Для грамотрицательных бактерий характерны более сложные процессы — фотосинтез (цианобактерии) и окислительное фосфорилирование (протеобактерии). В обоих случаях энергия запасается в макроэргах (АТФ, ГТФ, НАДФ и др.). Из двух этих способов производства клетками энергии более ранним следует признать фотосинтез, т. к. процесс окислительного фосфорилирования органических соединений нуждается в свободном кислороде, который стал накапливаться в атмосфере с распространением фотосинтезирующих организмов.

Однако существуют веские аргументы в пользу первенства бактерий, конкретно грамположительных бактерий, которые названы так потому, что эффективно окрашиваются (в отличие от грамотрицательных бактерий) при воздействии на них красителем Грама. Среди этих бактерий сохранились термофильные хемотрофы, использующие те же источники энергии, что и архе.

С целью обнаружения очередности бактерий и архе в эволюции Р. Гупта (Gupta, 2001) выявлял определенные структурные изменения в древнейших белках, которые могли присутствовать у последнего общего предшественника (стволовая линия) или появились у самых ранних ответвлений. В весьма консервативном по аминокислотному составу белке теплового шока Hsp70 была обнаружена вставка, присутствующая у всех грамотрицательных бактерий, но которой нет ни у грамположительных бактерий, ни у архе. С другой стороны, у Hsp70, принадлежащем архе, обнаружены вставки, которых нет у обеих групп бактерий.

Это означает, что стволовой линией являлись грамположительные бактерии и что архе ответвились от грамположительных бактерий еще до появленияграмотрицательных бактерий (Skophammer [et al.], 2007; Servin [et al.], 2008). Для того чтобы принять эту концепцию, не вступая в противоречие со сказанным выше, следует допустить, что к моменту образования ветви архе предсуществовавшие бактерии либо еще не обладали способностью к фотосинтезу и, тем более, к окислительному фосфорилированию, либо архе утеряли эти качества, заняв ниши, где в них не было необходимости.

Переход пальмы первенства к бактериям отнюдь не означал отказа от концепции высокотемпературного окружения в период формирования стволовой линии. Исследования по реконструкции аминокислотных последовательностей в белках самых ранних бактерий указывают на их высокую термофильность (Di Giulio, 2003). То, что ныне многие виды бактерий существуют при умеренных температурах, является результатом эволюции. Отметим, что обнаружены весьма значительные сообщества архе, являющихся аэробами и обитающих в холодных водах (DeLong, 1998).

Рибосомные РНК бактерий и архе, различаясь по размерам и составу оснований, весьма консервативны в каждом из этих царств. Экстраполяции, выполненные Уэзом с использованием данных о частоте мутирования рибосомных РНК, не оставляют отделившейся от стволовой линии ветви, которую мы обозначим как предархе, достаточно времени на превращение рибосомных РНК-бактерий в соответствующие РНК-архе. Однако в тот ранний период, когда аппарат репликации ДНК только формировался и механизмы репарации (исправления) ошибок репликации, как и других мутаций, были далеко не столь совершенны, как ныне, темп мутирования мог быть существенно выше.

Накопленные к настоящему времени сведения об аминокислотной последовательности белков, участвующих в синтезе нуклеиновых кислот, позволили поставить вопрос о генетической структуре «последнего общего предшественника» — клеток, функционировавших непосредственно перед образованием двух самых ранних сохранившихся поныне ветвей. Было установлено, что ферменты, осуществляющие полуконсервативную репликацию ДНК (ДНК-репликазы), у бактерий и архе не являются родственными. Следовательно, они появились уже после разделения ветвей. Из этих, а также ряда других соображений был сделан вывод о принадлежности последнего общего предшественника миру РНК (Poole and Logan, 2005).

С другой стороны, было обнаружено, что многие ферменты, осуществляющие в современных клетках синтез предшественников ДНК (дезоксирибонуклеотидов), а также синтез РНК по ДНК (транскрипцию), уже присутствовали у последнего общего предшественника (Leipe [et al.], 1999).

Поэтому вполне обоснованным представляется мнение, что клетки последнего общего предшественника уже обладали ДНК, однако механизмом их синтеза путем полуконсервативной репликации они еще не располагали. Синтез ДНК мог осуществляться путем комплементарного копирования РНК. Этот механизм, известный как обратная транскрипция, используется ретровирусами для создания в зараженной клетке ДНК-копии их РНК-генома. Возможно, геном последнего общего предшественника был представлен гибридными РНК-ДНК биспиральными молекулами. Нить ДНК в гибридных молекулах служила матрицей для комплементарного синтеза РНК. Помимо выполнения функций, связанных с синтезом белков, эта РНК служила матрицей для образования комплементарной нити ДНК и т. д.

Возможно также, что полученная обратной транскрипцией нить ДНК служила матрицей для образования комплементарной нити ДНК, т. е. геном последнего общего предшественника был образован биспиральной ДНК. Ее воспроизведение в отсутствие полуконсервативной репликации могло осуществляться через промежуточный синтез нити РНК, обратную транскрипцию и т. д. В этом случае для превращения в клетку современного типа последнему общему предшественнику, уже обладавшему современным генетическим кодом и механизмом синтеза белков на рибосомах (Harris [et al.], 2003), еще предстояло разработать механизм полуконсервативной репликации ДНК, когда параллельно копируются обе нити «родительской» биспирали с образованием двух «дочерних» биспиралей.

Однако именно перед этим этапом эволюции произошло отделение ветви архе, и указанный механизм вырабатывался в обеих ветвях (бактерий и архе) независимо (Leipe [et al.], 1999). После того, как эта задача была выполнена, перестал функционировать за ненадобностью механизм обратной транскрипции. Теперь только ДНК отвечала как за синтез РНК, так и за собственное воспроизводство.

Интересно отметить, что, несмотря на независимое формирование механизмов полуконсервативной репликации, в ветвях архе и бактерий оба эти механизма при всей их сложности в большинстве деталей не только схожи, но практически одинаковы.

Так, у всех организмов репликация происходит при однонаправленном протягивании обеих нитей родительской ДНК через закрепленный мультиферментный комплекс — реплисому (см. Мосевицкий, 1976; Албертс [и др.], 1994; Kornberg, 2000). Возникающие при этом проблемы (механические напряжения в ДНК, связанные с раскручиванием биспирали в вилке репликации, необходимость пофрагментного копирования одной из нитей и др.) также решаются сходным образом у бактерий и архе.

Соответственно и функции белков, участвующих в этих процессах, весьма схожи у всех существующих ныне клеток. Некоторые белки, выполняющие близкие функции, оказались похожими также структурно, хотя возникали и эволюционировали уже в разных ветвях (Leipe [et al.], 1999; Giraldo, 2003). Последнее можно объяснить большим эволюционным преимуществом единственной оптимальной конформации этих белков, выполнявших определенные функции при репликации ДНК, и в других, связанных с ДНК, процессах. Однако на рассматриваемом этапе нельзя исключить взаимную корреляцию эволюционного развития бактерий и архе, которая также могла приводить к структурной близости белков, участвующих в, казалось бы, независимо формировавшихся процессах. Такие корреляции, именуемые горизонтальными переносами, являются основной темой следующего параграфа.

5.3 Горизонтальные переносы и их роль в эволюционном процессе

5.3.1 Сложная конструкция древа жизни отражает многообразие явлений, повлиявших на эволюцию жизни на земле

Приведенные выше палеонтологические данные свидетельствовали, что на Земле около 3,5 миллиардов лет тому назад уже существовали разнообразные микроорганизмы современного типа. Это означает, что бактерии и архе разделились еще раньше. Однако основанная на этих данных хронология на какое–то время была поставлена под сомнение.

«Возмутители спокойствия» явились в лице Р. Дулиттла с сотрудниками (R. Doolittle, не путать с W. Doolittle), опубликовавших версию дерева жизни, существенно омолаживавшую наш живой мир (Doolittle [et al.], 1996).

Авторы анализировали 57 белков, структура которых известна у разных видов. Всего были исследованы более 500 аминокислотных последовательностей у 15 видов. Подсчет накопленных в них независимых мутаций и соответствующие экстраполяции привели к неожиданному выводу, что разделение архе и бактерий произошло всего 2 миллиарда лет тому назад, т. е., по крайней мере, на 1,5 миллиарда лет позже, чем следовало из данных палеонтологии.

Большинство исследователей не приняли новую концепцию. Естественно, это неприятие следовало обосновать. К тому времени (1996 г.) были полностью или в значительной степени расшифрованы геномы многих видов, принадлежащих всем трем царствам (бактериям, архе, эукариотам). Полемика с Дулиттлом заставила заняться тщательным анализом этих данных. Результаты анализа внесли существенные коррективы в представления о факторах, оказывающих воздействие на ход эволюции, а следовательно, и на структуру дерева жизни.

Ранее эволюция рассматривалась, главным образом, как вертикальный процесс, т. е. как следствие накапливания в поколениях спонтанных мутаций, к которым относят не только замены отдельных оснований в хромосомной ДНК, но также хромосомные перестройки и транслокации мобильных элементов. Именно генетические преобразования обеспечивают прогрессивное усложнение организмов, составляющее суть вертикальной эволюции (см. Суходолец, 2003).

Однако, хотя эволюция и базируется на вертикальном процессе, фактическая ситуация оказалась многократно сложнее.

Предпринятое рядом исследователей сопоставление генных последовательностей и первичной структуры белков у разных видов показало, что на ранних этапах эволюции не был редкостью и даже осуществлялся рутинно горизонтальный перенос признаков между видами, в том числе принадлежащими разным царствам (Doolittle, 1999; Gogarten [et al.], 1999; Aravind [et al.], 2000). Он позволял оперативно создавать различные комбинации признаков и вносил значительный вклад в создание новых видов.

Согласно анализу, проведенному рядом авторов, осуществлявшиеся на ранних этапах горизонтальные переносы могли существенно ускорить эволюционный процесс (Doolittle, 1997,1999; Woese, 1998; Whitman [et al.], 1999; Zhaxybayeva and Doolittle, 2011) и, добавим, делали его еще менее предсказуемым. Очевидно, горизонтальный перенос признаков мог быть одним из главных инструментов ранней эволюции, существенно ускоряя ее темп.

Для горизонтального переноса наследуемых признаков могли быть использованы хорошо известные ныне механизмы. У бактерий — это, прежде всего, генетическая трансформация (для обзора см. Прозоров, 2000). Этот, возможно, самый архаичный путь горизонтального переноса наследуемых признаков заключается в поглощении клетками ДНК из среды и включении ее фрагментов в хромосому клетки путем гомологичной рекомбинации. В эксперименте это ДНК, выделенная из клеток другого штамма того же вида бактерий, в природе — ДНК, спонтанно освобожденная клетками, в частности при их автолизе (Виноградская и Мосевицкий, 1982).

Распространенной формой горизонтального переноса является также трансдукция — перенос генетического материала от клетки к клетке (от организма к организму) вирусами, способными при формировании белковой оболочки в родительской клетке захватывать фрагменты ее ДНК. Эти «чужие» фрагменты вирус освобождает в очередной зараженной клетке. По разным причинам зараженная клетка может сохранить жизнеспособность. Застроившись в геном такой клетки, «чужая» ДНК вносит в нее новую информацию. Примером такого вируса является бактериофаг ламбда (Драбкина [и др.], 1967; Gingery and Echols, 1968) На ранних этапах эволюции примитивные вирусы могли быть существенно менее специфичны по отношению к клеткехозяину и служить эффективным средством межвидового параллельного переноса генетической информации (Forterre, 2005).

Наконец, формой горизонтального переноса является половой процесс, обусловливающий обмен признаками между родителями, один из которых является донором, а другой — реципиентом генетического материала. Половой процесс присутствует уже у бактерий (например, конъюгация у кишечной палочки Escherichia coli, см. Bresler [et al.], 1981).

В современном живом мире горизонтальный перенос является эффективным способом обмена генетической информацией между особями одного вида. Действительно, ДНК, выделенная из бактерий Bacillus subtilis, оказалась малоэффективной при трансформации хотя и близких, но принадлежащих другой разновидности бактерий Bacillus megaterium, а при использовании в качестве реципиентов пневмококков перенос признаков полностью отсутствовал.

Интересный и практически важный пример гооризонтального переноса являют агробактерии (Agrobacterium). Агробактерии несут плазмиду (Т-ДНК), способную встраиваться в геном клеток растения, на котором они поселились. Причем, это могут быть разных видов. Более того, Т-ДНК способна застраиваться в геном клеток животных, в том числе, человека (HeLa), а это уже опасно (Kunik [et al.], 2001;.

В основе видовой специфичности генетической рекомбинации лежит явление гомологичного узнавания: только гомологичные, т. е. практически не отличающиеся по последовательности оснований молекулы ДНК (или участки ДНК в хромосомах) способны вступить в тесный контакт (узнать друг друга), что открывает путь к осуществлению дальнейших этапов перевоссоединения нитей ДНК и рекомбинации генетических признаков (см. Мосевицкий, 1975; Mosevitsky, 1978; Ланцов, 2007). Однако 2–3 миллиарда лет тому назад запрет на межвидовой обмен мог быть не столь строгим, каким он стал позже.

При горизонтальном переносе соответствующие свойства реципиента могли одномоментно меняться весьма существенно (скачком). Это, в первую очередь, касалось признаков, контролируемых отдельным агентом, как правило, белком. Значительно менее вероятна замена путем горизонтального переноса отдельных элементов в сформировавшихся сложных структурах, в частности в рибосомах.

Именно поэтому сделанный Уэзом выбор рибосомной РНК, как и выбор рибосомных белков, в качестве молекулярных часов был оправдан. Исключив ряд белков, которые могли участвовать в горизонтальном переносе и, следовательно, искусственно сближать виды, Р. Дулиттл и сотрудники (см. Feng [et al.], 1997) уже в следующем после их нашумевшей публикации году получили новые результаты, согласно которым разделение бактерий и архе могло произойти 3,2— 3,8 миллиардов лет тому назад. В этот интервал укладывались и экстраполяции других авторов (см. Doolittle, 1997).

Следует заметить, что и в настоящее время оценка разными группами исследователей вклада горизонтальных переносов в эволюционный процесс неоднозначна. По данным некоторых авторов, горизонтальные переносы вносят столь значительные искажения в обусловленную мутациями «вертикальную» эволюцию, что существенные ошибки в построении дерева жизни неизбежны (Bapteste [et al.], 2003; Andersson [et al.], 2005).

Выше, говоря о горизонтальном переносе, мы имели в виду передачу отдельных признаков (генов). Такие переносы, постепенно накапливаясь, могли коренным образом преобразовать генетический аппарат и физиологию клетки. Было высказано предположение, что особенно эффективно они происходили при захвате и использовании одних клеток другими в качестве пищи. В частности, именно «пищевыми» переносами Дулиттл объяснял присутствие большого числа бактериальных генов в хромосомах эукариотов (Doolittle, 1998).

Однако значение, которое невозможно переоценить, сыграла другая форма горизонтального переноса, когда объединялись в единый организм целые клетки.

5.3.2 Концепция формирования митохондрий и хлоропластов путем симбиоза бактериальной клетки и раннего эукариота

Около 2 миллиардов лет тому назад на Земле создалась критическая для дальнейшего развития жизни ситуация.

Фотосинтезирующие бактерии, размножившись, стали производить все больше кислорода. Первоначально, пока на поверхности Земли было много чистых металлов, а в атмосфере присутствовали метан, сероводород и другие восстановленные соединения, практически весь кислород расходовался на их окисление. Однако к указанному сроку практически все выходившие на поверхность металлы были превращены в окислы и в атмосфере начал накапливаться свободный кислород.

Для хемотрофных анаэробов, какими были тогда все архе, кислород оказался ядом. Поэтому они были либо обречены на гибель, либо должны были ограничиться нишами, куда кислород не проникал (глубинные области морей и океанов, выходы лавы и подземных вод и др.). Однако у бактерий успели появиться виды (протеобактерии), которые, обзаведясь механизмом окислительного фосфорилирования, стали использовать кислород для получения энергии, запасаемой в АТФ (как при фотосинтезе). Естественно, для них кислород стал не ядом, а благом. Анаэробы могли облегчить свое существование, вступив в состояние симбиоза с протеобактериями, которые, поглощая кислород, осуществляли локальную детоксикацию. Если вернуться к представлению об эукариотах как о продолжении одной из линий архе, то ранние эукариоты были анаэробами и так же, как архе, нуждались в тесном общении с утилизирующими кислород бактериями.

Исследование митохондрий и хлоропластов, присутствующих в клетках животных (только митохондрии) и растений (митохондрии и хлоропласты), проводившееся около 30 лет тому назад, неопровержимо доказало их бактериальное происхождение. Тогда же получила признание гипотеза формирования современных эукариот, благодаря имевшим место случаям симбиоза ранних эукариот с бактериями, которые трансформировались в митохондрии (Gray, 1989; Cavalier–Smith, 2002; Williams and Embley, 2015). Митохондрии стали внутриклеточными энергетическими фабриками эукариотической клетки, в которых осуществляется синтез АТФ по механизму аэробного окислительного фосфорилирования (рис. 5, А).

На основании генетического анализа разных форм современных эукариот многие исследователи пришли к заключению о единственном эпизоде симбиоза раннего эукариота с а-протеобактерией, в результате которого эукариоты приобрели митохондрии. Симбиоз уже содержавших митохондрии эукариотических клеток с фотосинтезирующими бактериями, которые трансформировались в хлоропласты, дал миру растения, в первую очередь водоросли.

Произошло это около 1,5 миллиардов лет тому назад (Yoon [et al.], 2004). У различных водорослей, помимо других отличий, обнаружены разные формы хлорофилла, характерные для определенных фотосинтезирующих бактерий. Это означает, что акты симбиоза, приводившие к образованию хлоропластов, были неоднократны. В частности, зеленые водоросли, давшие начало наземным растениям, произошли от эукариотической клетки, вступившей в симбиоз с зеленой бактерией (для обзора см. Малахов, 2004).

Рис. 5. Формирование современных эукариотических клеток:

А — На базе возникших эволюционным путем ранних эукариотов. Б — На базе эукари–ота. возникшего благодаря акту симбиоза протеобактерии и клетки архе (подробности

в тексте)

У современных эукариотических организмов некоторые гены, контролирующие работу митохондрий, сохранились в самих органеллах, в которые трансформировались бактерии, а другие переместились в ядро и, функционируя в составе генома эукариотической клетки, продолжают обслуживать своих бывших хозяев. Потому, несмотря на ядерную локализацию, их именуют митохондриальными. К ним относятся гены митохондриальных транспортных РНК, рибосомных РНК и рибосомных белков. Продукты этих генов транспортируются в митохондрии, где участвуют в формировании рибосом бактериального типа для синтеза собственных белков. Поэтому рибосомы митохондрий даже визуально отличаются от рибосом самой эукариотической клетки, унаследованных от архе. В принципе, также обстоят дела и с хлоропластами растений.

5.3.3 Гипотезы, связывающие появление эукариот с актом симбиоза архе и протеобактерий

В последние годы появились основания к пересмотру некоторых элементов эволюционной истории эукариот. Главным образом изменения касаются самого происхождения эукариотической клетки и ранних этапов ее эволюции.

Преобладающим стало мнение, что клеточной линии, отделившейся от прокариот и самостоятельно трансформировавшейся в ранний эукариот, вообще не существовало. Анализ расшифрованных геномов эукариот и прокариотических организмов, как архе, так и бактерий, показал, что первичные эукариоты возникли не в результате обусловленного мутациями вертикального процесса, а как следствие горизонтального процесса — симбиоза бактерии и архе (Gupta, 1998; Martin and Muller, 1998; Ribeiro and Golding, 1998; Vellai and Vida, 1999; Margulis [et al.], 2000; Horiike [et al.], 2002, 2004; Aguilar [et al.], 2004; Rivera and Lake, 2004; Simonson [et al.], 2005; Zhaxybayeva [et al.], 2006). Рассматриваются существенно различные схемы такого симбиоза.

Согласно предложенной рядом авторов гипотезе (Gupta, 1998; Moreira and Lopez–Garcia, 1998; Horiike [et al.], 2002, 2004), эукариотическая клетка образовалась единственный раз за всю историю Земли при событии симбиоза прокариотической клетки, принадлежащей ветви архе (эоцит) и грамотрицательной бактерии (протеобактерия) (рис. 5, Б). Эти авторы полагают, что клетка архе была поглощена бактерией, образовав ядро композита, а сама бактерия сформировала окружение ядра (цитоплазму).

Не исключено, что в симбиоз вступили протопласты или сферопласты, т. е. клеточные формы, лишенные оболочки (Sinkovics J. G., 2001; Wachtershauser G., 2003). Позднее хромосома бактерии переместилась в ядро, сформировав там вместе с хромосомой архе комплексный (химерный) геном эукариотической клетки. В этом геноме «информационные» гены, контролирующие репликацию, транскрипцию и трансляцию унаследованы от архе, а значительная часть «операционных» генов, кодирующих биосинтетические процессы и метаболизм эукариотической клетки, привнесены в химерный геном бактерией (Gupta, 1998; Simonson [et al.], 2005). В соответствии с этой моделью плазматическая мембрана (наружная оболочка) эукариотической клетки формируется из липидов, синтез которых контролируют гены бактериального происхождения. Однако авторы, поддерживающие эту концепцию, расходятся в предположении о принадлежности бактерии, участвовавшей в симбиозе с архе, той или иной группе протеобактерий. Это свидетельствует о необходимости более детальных исследований. Тот факт, что какие–то гены эукариот происходят от архе, а другие — от бактерий, позволяет объяснить, почему авторы, использовавшие ранее филогенетический (мутационный) подход, вели происхождение эукариот как от архе (Woese [et al.], 1990; Doolittle, 1999), так и от бактерий (Hashimoto [et al.], 1998): все дело в том, ген какого происхождения (архе или бактериального) был выбран для исследования.

Сформировавшиеся указанным образом эукариоты позже приобрели митохондрии и хлоропласты благодаря последовательным актам симбиоза с а-протеобактерией и с фотосинтезирующими грамотрицательными бактериями, о чем уже упоминалось выше.

В рамках описанной гипотезы уместно поставить вопрос: почему слияние двух генетически различных прокариотических клеток стало стимулом для формирования клеточного ядра, т. е. образования эукариота?

Интересную гипотезу предлагают Мартин и Кунин (Martin and Koonin, 2006). Эти авторы обращают внимание на то обстоятельство, что при формировании в симбионте объединенных геномов происходила фрагментация некоторых генов вследствие образования чужеродных вставок. Однако трансляция непосредственного транскрипта разобщенного гена давала «неправильный» продукт. Для получения прежнего белка следовало освободить мРНК от вставок (интронов). Необходимый для этого процесс вырезания интронов и сшивки фрагментов мРНК (экзонов), именуемый сплайсингом, должен предшествовать трансляции (образованию белков на рибосомах).

Предотвратить трансляцию первичных транскриптов можно было, пространственно разделив оба процесса. Именно эту цель преследовало формирование внутренней (ядерной) оболочки. Она изолировала хромосомы от остального объема клетки (цитоплазмы), куда переместились рибосомы, происходившие от клетки архе, занимавшей

центральную область симбионта. Образованные в ядре транскрипты после достаточно изощренной и, кстати, небыстрой процедуры сплайсинга уже в форме кодирующих нормальный продукт мРНК транспортируются через ядерные поры в цитоплазму, где подвергаются трансляции на располагающихся там рибосомах.

На некоторые данные, вызывающие сомнения в правомерности этой гипотезы, указывают сами авторы, отмечая периодически появляющиеся публикации об осуществлении трансляции в самом ядре на присутствующих там «ядерных» рибосомах (Iborra [et al.], 2001). Однако утверждение о присутствии рибосом в ядре нельзя считать доказанным (см. Dahlberg and Lund, 2004). Можно высказать и другое соображение. Процессы эволюционного создания инструментов сплайсинга, формирования изолированного от цитоплазмы ядра и отделения рибосом от первичных транскриптов могли занять сотни и сотни поколений.

Вместе с тем, клетки для поддержания жизнеспособности должны постоянно синтезировать белки, обладающие необходимой активностью. Это вряд ли выполнимо в случае трансляции первичных транскриптов, содержащих интроны, что неизбежно приводило бы к образованию белков с измененной структурой и нарушенными свойствами. Эту проблему, которая кажется трудноразрешимой, авторы не обсуждают. Авторы рассмотренных выше гипотез формирования эукариотической клетки из композитной клетки, образованной слиянием архе и бактерии, оставляют без ответа и ряд других вопросов. Именно это послужило причиной появления новых идей.

Значительное количество эукариотических генов не имеет аналогов ни у бактерий, ни у архе. Хартман и Федоров (Hartman and Fedorov, 2002) выявили в эукариотических организмах (дрожжах, дрозофиле и др.) более 300 белков, не имеющих «родственников» у известных прокариот. Основываясь на этом факте, авторы предположили участие в формировании эукариотической клетки еще и третьего участника, также прокариота, принадлежавшего линии, названной ими хроноцитами. Эта линия сама не сохранилась и оставила след только в сформированных с ее участием эукариотах. Имея в виду функции белков, отсутствовавших у бактерий и у архе, Хартман и Федоров предполагают, что главной особенностью хроноцитов было присутствие цитоскелета и других структурных элементов цитоплазмы (шероховатый ретикулум, тельца Гольджи), которые отличают цитоплазму всех эукариот от почти неструктурированной цитоплазмы известных прокариот. Как полагают эти авторы, ядра сформировались в результате эндосимбиотического взаимодействия бактерии и архе в хроноците. Последний, уже обладавший актиновым и тубулиновым цитоскелетом, предоставил генетическую информацию, составившую базу для формирования сложно организованной цитоплазмы эукариотической клетки.

Однако было ли действительно необходимым привнесение в композит гипотетическим хроноцитом определенных признаков, которые отсутствовали у двух очевидных симбионтов — бактерий и архе?

В принципе, такой необходимости не было, так как значительное количество новых признаков (генов) сформировалось в процессе эволюционного развития эукариота, т. е. уже после образования композита. В первую очередь это относится к самому ядру. О необходимости формирования у эукариот новых механизмов (а следовательно, и генов) в связи с организацией сплайсинга говорилось выше.

Вообще, клеточное ядро — весьма сложное образование. Помимо двуслойной ядерной оболочки, пронизанной регулярно распределенными белковыми структурами, образующими ядерные поры, клеточное ядро имеет сложное внутреннее строение. Его фибриллярный скелет (ядерный матрикс) образован, главным образом, ядерными белками ламинами.

Детали структуры ядерного матрикса на протяжении многих лет являются предметом обсуждения (см. Георгиев и Ченцов, 1960; Berezney and Coffey, 1977; Gerace and Blobel, 1982; Мосевицкий и Новицкая, 1982; Мосевицкий, 1985; van Eekelen [et al.], 2002). Ядерный матрикс участвует в организации и функционировании заключенных в ядре хромосом. На нем базируются ферментные комплексы, осуществляющие по определению репликацию ДНК (Tubo and Berezney 1987), транскрипцию (Razin [et al.], 1985; Jackson, 2005), сплайсинг (Ciejek [et al.], 1982; Mariman [et al.], 1982) и другие функции (Pienta and Coffey, 1984). Следует добавить также специфические для эукариот белки, обеспечивающие компактную форму хроматина (гистоны), системы, контролирующие регулярность деления эукариотической клетки (митоз) и др. Мы видим, что объем генетической информации, которую необходимо было освоить формировавшемуся эукариоту (в форме новых генов), был очень велик. Создание цитоскелета стало также необходимым условием образования современной эукариотической клетки, так как позволяло увеличить клеточный объем, фиксировать положение ядра, перейти к активному транспорту и др.

Но и эта задача могла решаться уже после акта симбиоза, инициировавшего весь процесс формирования эукариотической клетки. Следует также иметь в виду, что такой акт мог бы состояться 3 и даже 3,5 миллиарда лет тому назад, когда потенциальные симбионты (архе и соответствующие формы бактерий) уже существовали на Земле.

С другой стороны, отпечатки клеток с ядром и другими признаками, характерными для эукариотов, обнаружены в отложениях, возраст которых не более 1,7 миллиардов лет. Это означает, что на эволюцию от момента симбиотического образования химерной клетки до появления эукариотической клетки было отпущено свыше одного миллиарда лет — даже больше, чем на всю предшествовавшую эволюцию на Земле.

Сколько на самом деле продолжался этот процесс — неизвестно, т. к. неясно и вряд ли может быть установлено, когда состоялся инициировавший его акт симбиоза.

Идея вторичное ™ эукариотов, т. е. образования их тем или иным путем из прокариотических клеток, является доминирующей, но не единственной. Некоторые авторы отмечают, что прокариоты более совершенны, т. к. устроены рациональнее, чем эукариоты. Согласно этой линии рассуждений, передача функции хранителя наследственного материала от РНК к ДНК сопровождалась объединением небольших хромосом в крупные. При этом оказывалось неизбежным появление в генах вставок (интронов), искажающих генетическую информацию. Соответственно, сплайсинг и формирование ядра, разделяющего процессы транскрипции и трансляции, оказались вынужденными следствиями переходного периода.

Согласно этой схеме, последний общий предшественник был эукариотом, а прокариоты архе и бактерии являются сестринскими линиями, произошедшими от ранних эукариот, эволюционировавших в направлении упрощения метаболизма и структуры клетки (Brinkmann and Philippe, 1999; Poole [et al.], 1999). Появились ветви клеток, в которых гены были освобождены от интронов, благодаря чему отпала нужда и в сплайсинге, и в самих ядрах. Сложно организованный цитоскелет также перестал быть необходимым и сошел на нет.

Осваивая новые ниши, прокариоты приобрели способность к фотосинтезу и окислительному фосфорилированию. Наконец, симбиоз обладавших усовершенствованной энергетикой прокариот с породившими их когда–то эукариотами позволил последним значительно расширить ареал существования, а главное, привел к появлению животных и растений. Однако эта не лишенная изящества схема не подтверждена полученными к настоящему времени палеонтологическими данными, которые указывают на присутствие прокариот в значительно более ранних отложениях, причем разрыв составляет не менее 1,5 миллиардов лет.

Вместе с тем, следует отметить, что находки, сделанные в ранних отложениях, пока весьма ограничены. Обнаружение в них именно прокариот может быть объяснено их более широким по сравнению с первичными эукариотами распространением. Обнаружение в ранних осадочных породах отпечатков клеток, содержавших ядра, позволит обсуждать описанную гапотезу всерьез. На первичность эукариот могли также указать данные мутационного анализа генов, которые показали бы, что именно гены, контролирующие сплайсинг, формирование элементов ядерного матрикса и других чисто ядерных структур, наиболее древние. Однако, насколько известно автору, таких данных нет.

Мы будем придерживаться более обоснованной сегодня, хотя и остающейся весьма схематичной, концепции, утверждающей, что первичны прокариоты, а формирование эукариот было инициировано симбиозом архе и бактерии.

Главным аргументом в пользу разделенного во времени появления ранних эукариот, а лишь затем приобретения ими митохондрий, было отсутствие митохондрий у протист, рассматриваемых как примитивные эукариоты. Однако генетический анализ выявил у протист гены бактериального происхождения, которые могли принадлежать ранее присутствовавшим митохондриям (Hasegawa and Hashimoto, 1999). К аналогичному выводу привело исследование эукариотических клеток, у которых нет аппарата Гольджи, шероховатого эндоплазматического ретикулума и некоторых других характерных для эукариот признаков. Их отсутствие достаточно убедительно может быть объяснено не исходной примитивностью этих эукариотических клеток, а утерей определенных признаков в ходе позднейшей эволюции (Clark, 1999).

Выше, при описании акта симбиоза бактерии и архе, положившего начало формированию эукариотической клетки, была использована модель проникновения архе в бактерию, т. е. бактерия, образовав цитоплазму химерной клетки, потеряла способность к автономному размножению. Потребовался дополнительный акт симбиоза — внедрение протеобактерии в формирующийся или уже сформированный эукариот, чтобы могли образоваться митохондрии.

Мартин и Кунин (Martin and Koonin, 2006) предложили в определенном смысле зеркальную схему, согласно которой при инициировавшем формирование эукариот акте симбиоза бактерия внедрилась в архе и приспособилась к автономному существованию (см. также Vellai and Vida, 1999; Martin, 2005). Так образовались митохондрии. В процессе их формирования многие бактериальные гены объединились с хромосомой архе, приняв участие в формировании ядерного генома. Согласно этой модели, формирование митохондрий и ядерных структур происходило параллельно, и отдельный акт симбиоза для появления митохондрий не потребовался.

5.4 Существовал ли последний общий предшественник, то есть был ли единый ствол у дерева жизни?

Прежде чем вернуться к дереву жизни, следует упомянуть высказывания, ставящие под сомнение само понятие «последний общий предшественник».

Группа авторов полагает, что разделение ветвей дерева жизни произошло прежде, чем образовались клеточные мембраны, т. е. еще на доклеточном уровне. Это позволяет объяснить существенные различия в структуре клеточных оболочек архе и бактерий (Koga [et al.], 1998; Martin and Russell, 2003). С близкими по смыслу идеями недавно выступили некоторые известные эволюционисты (Doolittle, 1999; Woese, 2000). Они полагают, что корневая система (множество параллельно существовавших доклеточных и раннеклеточных структур) не трансформировалась в единый ствол дерева жизни, представленный последним общим предшественником, а сформировала ряд побегов, которые обменивались информацией путем горизонтальных переносов. Эти переплетенные побеги дали начало дереву жизни (рис. 4, В).

Такая трактовка раннего периода жизни на Земле правомерна, если принять, что побеги, происходившие от разных предклеточных структур и сохранявшие значительную самостоятельность при эволюции, тем не менее вышли на общие качества: близкую структурную организацию, схожий метаболизм (синтез белка на рибосомах и др.) и практически одинаковый генетический аппарат, включая генетический код. Только в этом случае последующие горизонтальные переносы были бы эффективными. Однако столь полный параллелизм при независимом эволюционном развитии побегов представляется практически невероятным. Предположение же, что функциональная и генетическая близость многих побегов была обусловлена постоянными обменами генетической информацией, происходившими еще на предклеточной и раннеклеточной стадиях, приводит к представлению о коллективном развитии побегов (Woese, 2002), что, по сути дела, мало отличается от традиционного представления о единой стволовой линии.

Результаты анализа генов также не соответствуют формированию дерева жизни из многих первоначальных побегов: в архе истоки всех «не собственных» генов обнаруживаются у бактерий и наоборот.

Другой вопрос: что представляла собою стволовая линия (последний общий предшественник)? Выше приводилась точка зрения, что это были протеобактерии. Однако многие авторы склоняются к мысли, что последний общий предшественник принадлежал зрелому РНК-миру (Forterre, 2005). К моменту первого разветвления стволовая линия обладала трехбуквенным генетическим кодом, который был перенят обеими ветвями и сохранен как универсальный в современном живом мире. Функционировал также механизм синтеза белков на рибосомах, который, однако, еще не был отработан окончательно. Его доводка осуществлялась уже в отдельных ветвях при их эволюции (см. п. 5.2).

Отсюда различия рибосомных белков, рибосомных РНК, структуры некоторых транспортных РНК в этих ветвях и их производных.

Что касается ДНК, то последний общий предшественник уже был способен трансформировать рибозу в дезоксирибозу и, возможно, синтезировать ДНК по РНК-матрице, т. е. осуществлять процесс обратной транскрипции, сохранившийся только у некоторых вирусов.

Первоначально в ДНК, как и в РНК, присутствовал урацил (поныне «урацильную» ДНК содержат некоторые бактериальные вирусы). Представляется, что именно на этом этапе эволюции стволовая линия разделилась на ветви, которые привели к архе и бактериям. Ферменты, осуществляющие метилирование остатка урацила в составе дезоксирибонуклеотида с образованием на его месте остатка тимина, негомологичны (неродственны) у архе и бактерий, т. е. переход к тиминсодержащей ДНК происходил уже после разделения этих ветвей. Ферменты, контролирующие полуконсервативную репликацию ДНК (ДНК репликазы, топоизомеразы, геликазы и др.), подобно тимидилатсинтетазам негомологичны у архе и бактерий, т. е. инструменты полуконсервативной репликации ДНК также создавались уже после разделения стволовой линии на ветви (Leipe [et al.], 2000).

На рис.4, Г приведен вариант дерева жизни, который, по мнению автора, в наибольшей степени отражает современное состояние проблемы. В нем принято, что только одна из многих ранних клеточных линий дала начало всему живому миру, существующему на Земле.

По своей структуре дерево жизни соответствует реальному растению. Многочисленные корешки (доклеточные структуры) сливаются, образуя все более крупные корни (сложные предклеточные структуры и ранние клетки), которые выводят на поверхность единственную стволовую линию — последнего общего предшественника. Эта линия обладала многими, но еще не всеми качествами современных клеток и была наиболее близка современным грамположительным бактериям (протеобактериям).

«Стволовая» линия, находясь на стадии перехода от позднего РНК- мира к раннему РНК–ДНК–миру (синтез белка осуществлялся на рибосомах с использованием современного трехбуквенного генетического кода, и ДНК уже присутствовала в клетках), дала отросток, возможно, один из многих, но в отличие от остальных развившийся в мощную ветвь архе. Стволовая линия представила вторую ветвь, развившуюся в царство бактерий.

Процесс ветвления (видообразования) как бы противоположен синтетическому процессу в корневой системе. Однако объединительные горизонтальные обмены и настоящие слияния в форме симбиоза клеток отразились на ходе эволюции, а в формировании эукариотической клетки сыграли главную роль (см. пп. 5.3.3).

Датировка самых ранних клеточных отпечатков (см. п. 4.1) позволяет утверждать, что первые ветви на стволе дерева жизни образовались ранее 3,5 миллиардов лет. Новые данные, в первую очередь палеонтологические находки, относящиеся к самому раннему периоду (3,5 миллиардов лет и ранее), а также продолжающиеся филогенетические исследования могут повлиять на существующие ныне пред ставления о путях и сроках формирования современных форм жизни и привести к появлению новых версий дерева жизни. Однако вряд ли эти версии будут кардинально отличаться от уже обсуждавшихся.

Полученные палеонтологами данные о живых организмах, существовавших на Земле 3–3,5 миллиардов лет вполне надежны. Практически неоспоримы выводы о присутствии на Земле в течение 2,5 миллиардов лет исключительно одноклеточных организмов.

Отпечатки первых многоклеточных относятся к периоду около 1 миллиарда лет тому назад. Мир животных, существовавший сотни миллионов лет тому назад, изучен, возможно, даже более детально, чем современный животный мир.

Напомним только один эпизод. Палеонтологи по окаменелостям, возраст которых около 400 миллионов лет, описали двоякодышащую кистеперую рыбу целакант. Эта рыба была признана ближайшим предком всех земноводных, а следовательно, и наземных животных, включая человека. В течение многих лет считалось, что целакант давно вымер.

Поэтому мировой сенсацией стало сообщение о благополучном существовании целаканта в тропических водах, где он изредка попадает в рыбацкие сети. Сопоставление древних отпечатков с выловленными экземплярами показало, что за 400 миллионов лет почти никаких изменений в анатомии целаканта не произошло.

Данные палеонтологии позволяют с высокой точностью датировать появление и исчезновение видов. Именно благодаря труду палеонтологов представляется очевидным, что человека еще не было во времена динозавров, десятки видов которых описаны со всеми анатомическими подробностями, как описаны и существовавшие тогда млекопитающие. Палеонтологические данные столь же уверенно обозначают главные направления в эволюции гоминин — прямоходящей ветви, отделившейся 7 миллионов лет тому назад от высших обезьян и «пришедшей» 200 тыс. лет тому назад к современному человеку (см. пп. 7.1.1).

Эти замечания кажутся необходимыми, т. к. в публичных дискуссиях противников и сторонников эволюционного развития жизни последние не всегда прибегают к наиболее наглядным аргументам, предоставленным им палеонтологами.

5.5 О значении элементов случайности на разных этапах клеточной эволюции

Мы рассмотрели основные этапы химической, предклеточной и клеточной эволюции вплоть до формирования эукариотических клеток, основавших царства животных и растений. Это сделано, в частности, для того, чтобы достаточно квалифицированно обсудить интересующий нас вопрос: являются ли эти этапы универсальными, т. е. были бы они же воспроизведены в основных деталях в случаях независимого зарождения и развития жизни при сходных внешних условиях?

Простейший гипотетический вариант — планета разделена меридионально на несколько равных долей с одинаковыми климатическими поясами. Единственное условие — во всех этих долях жизнь возникает и развивается совершенно независимо. Тот факт, что на Земле жизнь проявила себя вскоре после возникновения необходимых для ее существования условий, позволяет полагать, что если не во всех, то во многих «нарезанных» нами изолятах разовьется жизнь. Если начало этому развитию положили клетки из космоса (панспермия), и они были общего происхождения, то и их потомки в изолятах сохранят общие базовые признаки: единый генетический код, сходный механизм синтеза белка и т. д.

Значительно менее ожидаемой является однотипность живых миров, возникших в самих изолятах, когда появлению клеточных форм жизни каждый раз предшествовали этапы химической и доклеточной эволюции. В качестве постулата, подлежащего экспериментальной проверке, примем, что эти самые ранние малоконкурентные (вследствие открытости предклеточных комплексов) этапы зависят, в первую очередь, от химического состава среды, температуры, источников энергии и других внешних условий.

Иными словами, вещества, синтезированные на раннем «накопительном» этапе химической эволюции, и формирующиеся на их основе самовоспроизводящиеся предклеточные комплексы при одинаковых внешних условиях могли бы оказаться весьма схожими в независимо эволюционирующих «секторах жизни». Однако схожие — не значит идентичные. Синтезируемые в клетках аминокислоты присутствуют в самых разных объектах, как поступающих к нам из космоса (кометы, метеориты, космическая пыль), так и в продуктах модельных химических синтезов. Набор «космических» и синтезированных в модельных экспериментах аминокислот перекрывается, но не совпадает с набором клеточных (биологических) аминокислот.

Вполне возможно, что в независимо развивающихся сегментах жизни закрепились бы не полностью совпадающие наборы аминокислот, из которых формируются белки. Могли бы также различаться присутствующие в нуклеиновых кислотах азотистые основания, которые известны в качестве химических продуктов в значительно большем числе, чем четыре (с учетом тимина — пять), составляющие набор азотистых оснований в нашем живом мире. То же можно сказать о другом компоненте нуклеиновых кислот — сахаре. Помимо используемой в нашем мире формы сахара пентозы — рибозы (в ДНК — дезоксирибозы), существуют несколько других форм этого сахара, не говоря о гексозах, которые, в принципе, также могли стать компонентами нуклеиновых кислот (см. Eschenmoser, 1999).

Очевидно, что эти и другие неизбежные при независимом развитии химические и структурные различия должны отразиться на физиологических свойствах ранних клеток и обусловить их разнообразие. Принципиальным является вопрос: приходят ли все варианты, возникшие при независимом и параллельном протекании химической и последующих стадий ранней эволюции, к идентичным базовым компонентам клеток? В первую очередь речь идет о ключевом элементе, РНК, т. к. именно к миру РНК свелись все предшествующие линии жизни на Земле.

Затем он трансформировался в РНК–ДНК–мир, существующий поныне. Приход именно к этому миру во всех находившихся при одинаковых условиях среды изолятах означал бы, что ДНК имеет большие преимущества перед другими возможными носителями генетической информации, что и проявилось в ходе клеточной эволюции. Такой результат позволил бы также прогнозировать в изолятах не слишком большие различия конструкции клеток и базовых физиологических процессов.

Однако трудно надеяться на экспериментальное подтверждение предрасположенности раннеклеточной эволюции к РНК–ДНК–миру. Напомним, что по существующим оценкам этот процесс занял на Земле миллионы, а возможно, десятки и сотни миллионов лет (см. выше). Более вероятно, что ответ будет получен при обследовании других планет, где при сходных с Землей условиях могла развиться жизнь. Если окажется, что и там, будь то Марс, спутник Юпитера Европа, спутник Сатурна Титан или какое–то другое не названное еще тело Солнечной системы, самостоятельно возникшая жизнь развивается (или развивалась) в рамках РНК–ДНК–мира, то оптимальность именно этого мира будет подтверждена.

Здесь важно подчеркнуть слово «самостоятельно». Вопрос самостоятельности зарождения жизни или заноса ее (возможно, даже с Земли) должен будет решаться в первую очередь.

Реально Земля не была разделена на полностью изолированные регионы, благодаря чему контакты между параллельно развивавшимися доклеточными комплексами и линиями ранних клеток не были запрещены. Этим обеспечивалась изначальная структурная и метаболическая близость ранних клеток. Между ними происходили обмены генетическим материалом, а следовательно, и информацией (горизонтальные переносы), не допускавшие существенного расхождения и создававшие базу для формирования на Земле оптимальной клеточной линии, воспринявшей наиболее перспективные пути метаболизма и обладавшей благодаря этому высоким жизненным потенциалом.

Эта линия образовала ствол дерева жизни, протянувшего свои ветви в наше время. Не выявлено ни одного вида, который бы не принадлежал этому дереву. Это означает, что другие клеточные линии, «современники» стволовой линии дерева жизни (если они в действительности существовали), были вытеснены из всех ниш, которые они могли занимать на Земле.

Здесь надо отметить, что раннеклеточная эволюция, в ходе которой отбирались оптимальные структуры и метаболические процессы, практически не подвергалась влиянию катастрофических изменений внешних условий, т. к. протекала, как полагают многие исследователи, в достаточно стабильных условиях вблизи донных геотермальных источников. В этих условиях фактор случайности как необходимый элемент эволюционного процесса обеспечивался мутациями и рекомбинациями информационных молекул, и тоже спонтанными горизонтальными переносами.

Если говорить о реальных случайностях подобного рода, оказавших влияние на ход эволюции, то ими богата история формирования современных эукариотических клеток. Сам акт симбиоза двух клеток, одна из которых принадлежала определенной разновидности архе (эоцит), а другая — разновидности грамотрицательных бактерий (а-протео- бактерия), рассматривается как уникальный, т. е. единственная химерная клетка дала начало всему современному миру эукариот, в том числе животным и растениям. Определяющее значение имело то обстоятельство, что первыми из «энергетических» органелл эукариотических клеток появились митохондрии, а лишь затем хлоропласты.

Именно такой порядок позволил выделиться царству животных. Если бы эукариотические клетки раньше приобрели хлоропласты, живой мир Земли был бы совсем другим.

В настоящее время трудно судить о роли изменения условий среды в этих «случайностях», приведших к миру эукариот. Значение резких изменений в окружающей среде стало очевидным благодаря данным палеонтологии, относящимся к значительно более поздним эпохам, начиная с того времени, когда уже существовали разнообразные морские животные (около 500 миллионов лет тому назад).

Этим вопросам посвящена следующая глава.

Заключая эту главу, еще раз отметим, что пышно разросшееся древо жизни происходит от клетки–прокариота (бактерии). При этом для эволюции не принципиально возникла клетка в результате химической эволюции на Земле или прибыла из космоса на стерильную Землю. Последнее означало бы только, что химическая эволюция произошла раньше и в другом месте. По Дарвину движущей силой эволюции является отбор на наилучшее соответствие изменившимся условиям среды.

А если условия среды остаются неизменными в течение длительного времени? Обитающие в такой среде сообщества оптимально приспособятся к ее условиям. После этого любые изменения свойств отдельных особей, неизбежные из–за спонтанных мутаций, окажутся неблагоприятными и будут исключены, как того требует теория Дарвина.

Примером такой стабильности является сообщество серобактерий, выявленное на дне Тихого океана. Придонная среда практически лишена кислорода, но содержит сероводород, окисляя который серобактерии обеспечивают свои энергетические потребности. При этом в клетках накапливается сера. Сопоставление современных серобактерий с хорошо сохранившимися окаменелостями серобактерий, возраст которых около 2 миллиардов лет, свидетельствует об их большой схожести или даже идентичности (Schopf [et al.], 2015). Это и понятно, если принять довольно очевидную версию консерватизма среды в толще океана. Тем же можно объяснить неожиданное обнаружение живого целаканта. Как упомянуто выше (см. предыдущий параграф), эта кистеперая рыба около 400 миллионов лет тому назад успешно выбралась на землю и дала начало всем четвероногим, а следовательно, и человеку. Имелись окаменелости этой древней рыбы, которую считали давно вымершей. Однако вылавливаемые ныне экземпляры во всех деталях соответствуют окаменелостям целаканта, т. е. эта рыба (точнее, одна из ее древних разновидностей), оставаясь сотни миллионов лет в глубинах океана, не претерпела заметных изменений, в то время как ее соплеменники, выбираясь на сушу и затем бурно эволюционировали, постоянно подвергаясь разнонаправленным воздействиям среды. Отсюда и разные вклады в древо жизни: океанический целакант сохранился как одиночный побег, достигший наших дней, а направившийся на сушу, немедленно растворился в своих, более приспособленных к условиям обитания потомках, дав начало пышной ветви животных в древе жизни.

Глава 6 ПРОИСХОДИВШИЕ НА ЗЕМЛЕ КРИЗИСЫ (ВЫМИРАНИЯ), ПРИВОДЯЩИЕ К КРУТЫМ ПОВОРОТАМ ЭВОЛЮЦИИ

6.1 Происходившие на Земле кризисы вызывали крутые повороты эволюции

Геологи и палеонтологи поделили историю Земли на эры. Чем ближе эра к нашему времени, тем детальнее она разбита на периоды. Это деление представлено на рис.6. Главным основанием для определения границ, разделявших эры и периоды, служили данные о крутых поворотах эволюции, ознаменованных массовыми вымираниями доминировавших перед тем видов (кризисами) и следовавшим за вымираниями взрывным развитием прежде не процветавших и новых видов.

Один из самых ранних зарегистрированных кризисов за всю биологическую историю Земли произошел около 2 миллиардов лет тому назад. Примерно тогда же началось распространение эукариотических клеток, образовавших много новых видов.

Успехи в изучении геофизической истории Земли и успехи палеонтологии в описании биологической истории Земли позволили установить определенную закономерность: границы между эрами и периодами, намеченные палеонтологами по чисто биологическим признакам (вымираниям или кризисам), во многих случаях совпали с датировкой установленных геофизиками крупных катастроф (катаклизмов) на Земле.

В настоящее время выделяют шесть наиболее массовых вымираний (кризисов) за последние 600 миллионов лет (Benton, 1995). Эти кризисы определили границы геологических периодов и эр: первый из них произошел на границе самого раннего и самого протяженного периода докембрия (в нем иногда различают архей, ранний и поздний протерозой) и кембрия (около 600 миллионов лет тому назад), второй — в конце ордвикского периода (440 миллионов лет), третий — в конце девонского периода (370 миллионов лет), четвертый — на границе пермь–триас (около 250 миллионов лет), пятое вымирание обозначило границу триас–юра (около 200 миллионов лет) и, наконец, последнее глобальное вымирание произошло на границе мелового и третичного периодов (около 65 миллионов лет). Ранее эта граница обозначалась К-Т (Cretaceous–Tertiary, а теперь ее принято обозначать K-Pg, т. е. Cretaceous–Paleogene («мел–палеоген»). Входе каждого из них за короткий в геологических масштабах период времени вымирало 50–80% всех существовавших в предшествовавший период видов. Приведем некоторые конкретные детали, установленные для этих вымираний.

Рис. 6. Хронология некоторых событий в истории Земли:

1 — возникновение Солнца и планет, в том числе Праземли; 2 — столкновение Праземли с другой планетой. Формирование нынешней Земли и образование Луны; 3‑мощные метеоритные ливни. Глобальное плавление коры (последняя стерилизация Земли); 4 — Самые ранние осадочные породы. Первые следы жизнедеятельности; 5 — самые ранние обнаруженные отпечатки клеток и строматолиты; 6 — первые зарегистрированные (оставившие следы на Земле) столкновения с астероидами (импакты); 7, 8 — столкновения с крупными астероидами. Зарегистрированы по присутствию в осадочных слоях иридия и других компонентов, характерных для импакта; 9 — нарастание содержания свободного кислорода в атмосфере; 10 — глобальное оледенение; 11 — ранние многоклеточные (кишечнополостные); 12 — ранние билатеральные организмы; 13 — глобальное оледенение. Позднепротерозойский кризис; 14 — кембрийский эволюционный «взрыв»; 15— появление рыб; 16 — позднеордовикский кризис; 17— первые наземные растения; 18 — первые земноводные животные; 19 — позднедевонский кризис; 20 — столкновение с крупным астероидом, множественные истечения лавы. Позднепермский кризис; 21 — почти одновременное появление динозавров и млекопитающих; 22 — позднетриасский кризис; 23 — появление плацентарных млекопитающих; 24 — падение крупного астероида (размер 10–15 км) в Атлантическом океане в районе полуострова Юкатан. Мексика. Обнаруженный ударный кратер имеет диаметр более 180 км. Сверхдолгое истечение лавы в Западной Индии (метеоритные (астероидные, ударные) кратеры на Земле см. на цв. вкл. ил. 7–12). Кризис «на границе К-Т (K-Pg)»[7] (см. цв. вкл. ил. 13). Вымирание динозавров; 25 — появление отряда плацентарных млекопитающих — приматов (обезьян); 26 — падение крупного метеорита в Антарктиде, оставившего кратер диаметром 500 км. Импакт повлиял на океанические течения и, возможно, вызвал глобальное похолодание; 27 — появление высших (человекообразных) обезьян. 28 — отделение в Африке от предшественников нынешних шимпанзе линии прямоходящих гоминид (гоминин); 29 — появление в Африке рода Ното (людей); 30 — появление в Африке вида Homo sapiens (современных людей)

6.1.1 Позднепротерозойский кризис

Как уже отмечалось ранее, при биологических синтезах (в первую очередь, при фотосинтезе) с небольшим, но достоверно регистрируемым предпочтением используется изотоп 12С, возможно, благодаря более легкому его проникновению через клеточную мембрану внутрь клетки. Анализ осадочных карбонатных пород, соответствующих периоду около 600 миллионов лет тому назад в конце протерозоя (на границе докембрия и кембрия), показал, что в них понижено содержание изотопа 12С, что свидетельствует об угасании биологических процессов (Knoll and Walter, 1992). Этот вывод подтвержден палеонтологами, которые установили исчезновение многих форм живых организмов, существовавших ранее. Причиной массовых вымираний на этот раз явилось глобальное оледенение, которое было последним в серии оледенений, охвативших период около 200 миллионов лет (800–590 миллионов лет тому назад). Сами оледенения продолжались по нескольку миллионов лет, согласно некоторым оценкам — по 10–12 миллионов лет (Hoffman [et al.], 1998; Bodiselitsch [et al.], 2005). Их причины остаются до конца не выясненными, но достаточно обоснованные версии уже существуют.

Инициировать процессы, которые приводили к оледенению, могло обнажение ранее скрытых минералов, вызванное континентальными подвижками или сильным выветриванием. Обнажившиеся породы активно связывали двуокись углерода СО_2 с образованием карбонатов, в результате чего содержание СО_2 в атмосфере резко упало. Однако в отсутствие метана, не совместного со свободным кислородом, двуокись углерода была (и остается поныне) главным компонентом атмосферы, создающим парниковый эффект. В ее отсутствие значительная часть попавшего на Землю Солнечного излучения возвращалась в космос. Вследствие этого климат стал холоднее. Наступление снегового покрова увеличило отражательную способность Земли и привело к еще большему похолоданию и т. д.

Считается, что если оледенение достигло широты 30°, то процесс становится необратимым и вся Земля одевается ледяным панцирем. Именно так происходило несколько раз на протяжении указанного периода. Многие исследователи полагают, что само по себе снижение парникового эффекта не было способно заставить льды продвинуться в столь низкие широты. Сопутствующим фактором было снижение хотя бы на 6–8% потока солнечной энергии, достигавшей Земли (Donnadieu [et al.], 2004). К снижению потока достигавшей Земли солнечной энергии могли быть причастны также столкновения Земли с крупными космическими телами (см. пп. 6.2.5).

Очевидно, Землю того периода можно сравнить со спутником Юпитера Титаном, поверхность которого покрыта льдом, но в глубинах океана не исключена жизнь, которая поддерживается за счет донных извержений и термальных источников, обеспечивающих обогрев и поступление необходимых для клеточного метаболизма веществ.

Моделирование условий, при которых происходил выход из состояния глобального оледенения, показало, что только восстановления светимости Солнца до нормы недостаточно для таяния льдов.

Без случайных происшествий, приносящих много тепла, таких как мощный метеоритный ливень или многократное увеличение вулканической активности (а подтверждений таких событий в тот период не получено), выход из глобального оледенения становится возможным после накопления в атмосфере значительного количества СО_2. Чтобы этот процесс начался и стал необратимым, необходимо достижение содержания СО_2, превышающего современный уровень в SOO- SOO раз (Hoffman [et al.], 1998; Pierrehumbert, 2004). Важным обстоятельством было отсутствие связывания СО_2 минералами на покрытой льдом Земле.

С другой стороны, продолжалось освобождение газов, в том числе СО_2, из земных недр. В атмосферу скапливавшиеся подо льдом газы попадали при разломах льда, вызванных землетрясениями и падениями метеоритов, а также в местах подтапливания льда вулканами и гейзерами. Однако это был весьма медленный процесс. В количестве, необходимом для создания достаточно сильного парникового эффекта, при котором началось бы необратимое таяние льда, двуокись углерода могла быть накоплена за миллионы лет, чем объясняется столь большая длительность глобальных оледенений.

В связи с этим встал вопрос: как такие оледенения могли пережить нуждающиеся в солнечном свете фотосинтезирующие бактерии и водоросли, а также появившиеся к тому времени простейшие многоклеточные организмы, не способные к фотосинтезу, но нуждавшиеся в кислороде? Некоторые авторы полагали, что сохранение этих форм, пусть и с большими потерями, свидетельствует о том, что оледенение Земли никогда не было полным (Hyde [et al.], 2000). Однако оппоненты (Hoffman [et al.], 1998; Schrag [et al.], 2001) утверждают, что это предположение некорректно, т. к. при толщине льда в районе экватора 10 м (как теперь в Арктике) сквозь него проникало достаточно света для поддержания жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов (McKay, 2000), а производимый ими кислород позволил пережить глобальные оледенения и не способным к фотосинтезу многоклеточным, в том числе ранним животным. Отмечено, что так же, как в современной Арктике, на льду могли быть проталины, где не только сохранялись, но и развивались сообщества фотосинтезирующих и кислород- зависимых организмов (Vincent [et al.], 2000). Некоторые формы холодоустойчивых фотосинтезирующих бактерий способны образовывать колонии на снегу.

Завершавшее глобальное оледенение таяние льда протекало стремительно, заняв всего тысячу лет. Вслед за тем установился очень теплый климат. Двуокись углерода, скопившаяся в атмосфере, активно взаимодействовала с растворенными в разогретом океане соединениями. Выпадавший карбонат кальция формировал характерный осадочный слой, располагавшийся непосредственно над иридием и другими космическими материалами, накопившимися во льду.

Последовавшее за оледенением потепление выявило множество незанятых (освобожденных вымершими видами) ниш, что привело к мощному развитию жизни, в том числе новых ее видов (кембрийский взрыв). В частности, широко распространились уже существовавшие 40–50 миллионов лет, а возможно, и значительно дольше, миниатюрные билатеральные организмы, обладавшие симметрично расположенными органами (Chen [et al.], 2004; Blair and Hedges, 2005). За исключением самых ранних животных (губок и кишечнополостных), все животные от червей до человека являются билатеральными.

6.1.2 Позднеордовикский и позднелевонский кризисы

Около 440 миллионов лет тому назад (граница ордовик–силур) произошло значительное вымирание: исчезли до 20% всех существовавших тогда видов. Причины кризиса, приведшего к этим вымираниям, пока не установлены. Не исключено, что и на этот раз произошло оледенение (Paris [et al.], 2000). Это был ответственный этап эволюции, когда в океане уже существовали высокоорганизованные морские животные, в том числе позвоночные (рыбы). Кризис «убрал» некоторых из них, облегчив тем самым развитие других. В числе последних были предшественники кистеперых — разновидности двоякодышащих (обладавших наряду с жабрами также легкими) рыб, еще через 30 миллионов лет образовавшие единственную ветвь земноводных, у которых четыре плавника рыбы–предшественника преобразовались в конечности.

От этой линии ранних тетраподов пошли все виды наземных животных.

Позднедевонский кризис (около 370 миллионов лет тому назад) — первый крупный кризис после появления наземных животных, в том числе позвоночных. Его причина та же, что и позднепротерозойского кризиса и, вероятно, позднеордовикского кризиса, — сильное похолодание. Однако на этот раз до полного оледенения не дошло. Значительная часть единого материка (Гондваны) была свободна ото льда. Благодаря этому многим вышедшим на землю животным и растениям удалось пережить этот кризис. Вымерли, в основном, теплолюбивые морские организмы, в частности созидатели коралловых рифов. Тогда же исчезли многие разновидности бесчелюстных рыб.

6.1.3 Позднепермский и позднетриасский кризисы

Позднепермский (пермь–триасский) кризис (около 250 миллионов лет тому назад) считается самым глубоким за последние 500 миллионов лет (Erwin, 1994; Benton, 1995; Bowring [et al.], 1999; Poreda and Becker, 2003; Ward [et al.], 2005). Тогда, по данным разных авторов, вымерли от 60 до 80% морских обитателей и от 50 до 70% наземных растений и животных.

Высказаны разные точки зрения о причинах, инициировавших Позднепермский кризис. В качестве первой такой причины назовем повышенную вулканическую активность, проявлявшуюся в разных регионах планеты и длившуюся миллионы лет. Следы этой активности на границе перми и триаса обнаружены на Сибирской платформе, где тогда излилось около 3 миллионов кубических километров лавы (Bowring [et al.], 1999; Reichow [et al.], 2002; Lin and van Keken, 2005). На границу триас–юра (200 миллионов лет тому назад) пришелся следующий эпизод повышенной вулканической деятельности, также длившийся миллионы лет. Следы этого позднетриасского кризиса обнаружены на разных континентах (Marzoli [et al.], 1999). Именно с находящими геологическое подтверждение глобальными извержениями лавы многие авторы связывают массовые вымирания животных и растений в те кризисные эпизоды (Clark [et al.], 1986; White, 2002).

Другая активно обсуждаемая причина позднепермского и позднетриасского кризисов — столкновения Земли с крупными космическими телами (импакты). В ряде недавних исследований было обнаружено, что сформированные на границе Перми и Триаса осадочные породы содержат слой, в котором количества никеля, железа, кобальта, магния и марганца соответствовали соотношениям, характерным для метеоритов типа углистых хондритов (Basu [et al.], 2003; Poreda and Becker, 2003; Becker [et al.], 2004). «Метеоритный» слой был зарегистрирован и в породах, соответствующих границе триас–юра. Этот слой обогащен крупицами метаморфизированного кварца и иридием (Olsen [et al.], 2002).

Весьма доказательным стало обнаруженное в разных регионах Земли (Китай, Япония, Антарктида и др.) обогащение соответствующих границе Перми и Триаса осадочных пород фуллеренами — наноструктурами, представляющими собою полые сфероиды, образованные исключительно атомами углерода. В лабораторных условиях эта, а также другие формы фуллеренов, были получены впервые в 1980‑е годы путем конденсации испаренного лазером графита в атмосфере инертного газа. Однако фуллерены могут образоваться в электрической дуге и при других условиях неполного сгорания (в саже). Соответственно, они были обнаружены в определенных породах земного происхождения.

Внеземное происхождение фуллеренов в осадках на границе перми и триаса было доказано путем анализа заключенных в них инертных газов, которые захватываются из среды при формировании наночастиц. Изотопный состав этих газов оказался характерным для космоса, но не для Земли (Becker [et al.], 2001; Poreda and Becker, 2003). Можно добавить, что этому же периоду принадлежат обнаруженный в Австралии большой (диаметром около 200 км) кратер Бедаут и еще больший (диаметром 500 км) кратер Земли Уилкса (Антарктида, см. цв. вкл. ил. 12), которые, возможно, возникли при падении астероидов (Becker [et al.], 2004). И хотя этот вопрос еще окончательно не решен, данных, приведенных выше, достаточно для утверждения, что на границе перми и триаса произошло столкновение Земли с космическим телом (а возможно, несколькими телами), имевшее глобальные последствия.

Вместе с тем, это столкновение нельзя рассматривать как непосредственную причину происшедших тогда массовых вымираний наземных животных и растений. Будь это так, они произошли бы внезапно, как внезапно наступают изменения окружающей среды. Однако данные палеонтологии свидетельствуют, что при Пермь–Триасском кризисе вымирания растянулись на десятки тысяч лет (Bowring [et al.], 1999). Геохимические исследования показали, что в этот период получили развитие фотосинтезирующие анаэробы, главным образом зеленые серные бактерии, использующие как источник энергии сероводород (сульфид водорода H_2S), который они окисляют до элементарной серы. Эти бактерии обитают в океане только вблизи поверхности, т. к. нуждаются в солнечном свете для фотосинтеза. С другой стороны, они не терпят кислорода. Отсюда следует вывод, что кислород даже у поверхности океана тогда практически отсутствовал.

Эти данные дают ключ к пониманию роли цепочки событий в разразившемся тогда глобальном кризисе (Huey and Ward, 2005; Ward, 2005, 2006). Мощный импакт и, по–видимому, инициированная им массированная вулканическая активность, вызывая глобальные пожары и выводя на поверхность легко окисляемые газы и минералы, выжгли кислород атмосферы. Напротив, в десятки раз повысилось содержание в атмосфере углекислоты и метана, поступавших на поверхность вместе с лавой, что привело к увеличению парникового эффекта и, соответственно, к значительному потеплению.

Указанные изменения в составе атмосферы и потепление вызвали резкое снижение содержания в океане растворенного кислорода. В этих условиях получил перевес производимый придонными хемотрофными анаэробами сульфид водорода, проникновению которого в верхние слои океана ранее препятствовал кислород. Граница сульфид водорода/кислород стала перемещаться все ближе к поверхности. Ввиду этого обстоятельства, а также общего снижения содержания кислорода, дышащие кислородом морские организмы в верхних слоях океана стали вымирать. Они замещались зелеными и пурпурными фотосинтезирующими организмами, использовавшими поступавший из глубины сульфид водорода как источник энергии. Сульфид водорода распространился до поверхности океана и стал выходить в атмосферу.

Это вызвало вымирания наземных животных и растений. Помимо прямого действия на живые организмы, сульфид водорода уничтожил озоновый слой, не пропускавший на Землю жесткое ультрафиолетовое излучение, что усилило вымирания.

Выход из кризиса мог начаться после ослабления вулканической активности, снижения поступления углекислоты и сульфида водорода, похолодания, восстановления озонового слоя и т. д. Все эти процессы, происходившие в глобальных масштабах, не могли быть быстрыми. Соответственно, не были быстрыми и вымирания флоры и фауны. Общая продолжительность кризиса могла достигнуть миллиона лет. Естественно, после выхода из кризиса живой мир выглядел сильно обедненным, а после восстановления многообразия оказалось, что прежних доминант нет и магистральное направление эволюции стало другим.

В тот период уже существовали ветви рептилий, которые впоследствии трансформировались в млекопитающих и динозавров. Ближайшими предшественниками млекопитающих были рептилии терапсиды–синодонты (Fox [et al.], 1992; Damiani [et al.], 2003; Kemp T. S., 2006). Вскоре после Позднепермского кризиса почти одновременно появились динозавры и млекопитающие, сменив своих предшественников, которые, как и многие другие виды животных, вымерли в тот же период или несколько позже, когда разразился позднетриасский кризис (см. Fox [et al.], 1992). Можно считать, что оба эти кризиса расчистили пути для взрывного развития динозавров в юрском и меловом периодах. Быстро распространившись в самых разных климатических зонах и заняв практически все ниши, динозавры не только потеснили млекопитающих, но и поставили их на грань исчезновения. За 170 миллионов лет процветания динозавров млекопитающие мало прогрессировали и не дали крупных форм.

6.1.4 Маастрихтский кризис (кризис на границе K/Pg)

Наиболее известным стал кризис, случившийся 65 (по другим данным 66) миллионов лет тому назад (далее приводятся только цифры, обозначающие миллионы лет тому назад) на границе мелового (145— 66(65)) и третичного (66(65) — 2) периодов (граница Krebs/Tertriary (К/Т). При более детальной периодизации говорят о границе Маастрихта (72–66) и палеоцена (66–56) или дания (66–61,6), а также о границе мела (145–66) и палеогена (66–23) (Krebs/Paleogene (K/Pg)).

Именно в этот кризис погибли процветавшие дотоле динозавры. Полностью вымерли также самые распространенные обитатели морей моллюски аммониты, а всего исчезло около 30% всех видов, обитавших как в водной среде, так и на суше.

Определяющая роль мощного импакта в кризисе на границе K/Pg многими исследователями принимается как доказанная. Однако ситуация не выглядит столь однозначной, если принять во внимание, что к тому времени на Земле уже сотни тысяч лет продолжались мощные извержения и истечения лавы, которые также могли существенно нарушить среду обитания.

Имея в виду значение этого вопроса для интерпретации кризисных ситуаций в прошлом и осознания их опасности в будущем, мы кратко опишем указанную предысторию, а также рассмотрим сам кризис на границе K/Pg и его последствия.

6.2. Что было причиной массовых вымираний организмов на границе мела и палеогена (K/Pg)?

6.2.1 Массированный вулканизм или паление астероила

С самого начала было ясно, что биологические кризисы (катаклизмы) вызывались изменениями условий окружающей среды в глобальном масштабе.

Первоначально в качестве вероятной причины мощных катаклизмов на Земле рассматривался только вулканизм, т. к. критерии, позволяющие идентифицировать обнаруженные древние кратеры как ударные, а также выявлять осадочные слои, образованные выброшенным при ударе (импакте) материалом, были разработаны только во второй половине XX века. Застывшую лаву геологи научились распознавать значительно раньше. Для того чтобы состоялись глобальные последствия, мощные извержения, сопровождаемые выходом большого количества лавы, должны были произойти одномоментно во многих точках земного шара. Такие события действительно имели место.

Около 65 миллионов лет тому назад извержения продолжались не менее миллиона лет (Courtillot, 1990; Glasby and Kunzender, 1996; Ravizza, 2003). Лава изливалась в районах Северной Атлантики, Шотландии, Сибири и в других местах; наиболее мощные истечения лавы происходили на Западе Индии. Это грандиозное явление началось за 250 тыс. лет до падения «мексиканского» астероида, а всего продолжалось около 750 тыс. лет. За это время на поверхность излилось более 1 миллиона кубических километров лавы (Schoene [et al.], 2015), сформировавшей Террасы Деканского плоскогорья (англ. Deccan Plateau; см. цв. вкл. ил. 14).

Лава поступала с большой глубины под давлением и, изливаясь, отдавала растворенные в ней газы, в том числе, углекислый газ, сероводород и метан, который быстро окислялся кислородом воздуха до углекислого газа (Caldeira and Rampino, 1990; Glasby and Kunzendorf, 1996). В атмосферу были выброшены многие миллионы тонн пепла. Раскаленная лава вызывала пожары, увеличивавшие содержание углекислого газа в атмосфере, притом, что кислород расходовался при горении и на окисление металлов. Состав атмосферы постепенно менялся. В ней накапливались вредные для дыхания газы и гарь. Накапливание углекислого газа и метана должно было привести к значительному потеплению. Подъем температуры составил более 7 °C (Caldeira and Rampino, 1991). Уровень океанов понизился. Соответственно, возросла их соленость. Как и в атмосфере, в океанах уменьшилось содержание кислорода, и повысилось содержание серы.

Все эти весьма серьезные и явно некомфортные изменения (точнее нарушения) среды обитания могли оказаться причиной массовых вымираний организмов на суше и в океанах, которые произошли в период, обозначаемый как конец мелового периода. Однако уже в 1980‑е годы была сформулирована и в значительной мере обоснована гипотеза, согласно которой причиной вымираний флоры и фауны на границе K/Pg было происшедшее в тот период столкновение Земли с крупным космическим телом.

6.2.2 Поиск ударных кратеров, совпадающих по датировке с известными кризисами

Гипотеза столкновения Земли с космическим телом и последовавших массовых вымираний организмов на границе K/Pg, как и аналогичные гипотезы, относящиеся к другим эпохам, была основана на исследованиях геологов, выяснявших природу многочисленных древних и не очень древних кратеров, обнаруженных на Земле (Хрянина, 1987; Бронштэн, 1987).

Главным признаком ударного кратера является присутствие минералов, главным образом кварца, с признаками ударного метаморфизма, или шок–метаморфизма (англ, shock metamorphism), т. е. с определенными изменениями кристаллической структуры, которые возможны только в условиях сильнейшего сжатия при высокой температуре. Именно такие условия возникают в момент падения крупного метеорита на Землю. При этом происходит также смещение и нагромождение пород (брекчии).

Нагроможденные породы образуют кольцевой вал, опоясывающий ударный кратер, для которого также характерно центральное поднятие. Дно ударного кратера испещрено трещинами, вследствие чего общая плотность пород, образующих это дно, оказывается пониженной.

Соответственно в области кратера понижена гравитация. Отрицательная гравитационная аномалия даже крупного кратера невелика (порядка 10 4 м/с^2). Однако она уверенно регистрируется современными приборами. Над ударным кратером наблюдается также магнитная аномалия. Она обусловлена тем, что расплавленные при ударе породы оказываются размагниченными. При остывании они вновь намагничиваются, но уже в соответствии с расположением магнитных полюсов на момент застывания. В нагроможденных и раскрошенных породах, образующих вал, окаймляющий ударный кратер, суммарный магнитный момент близок нулю. Магнитные аномалии также легко регистрируются с помощью магнитометров. С помощью установленных на самолете приборов, регистрирующих указанные аномалии, удалось обнаружить практически неразличимые с Земли кольцевые структуры (астролябии), являющиеся древними ударными кратерами, и даже кратеры, погребенные под позднейшими наслоениями.

В настоящее время уже описаны более 200 крупных ударных кратеров, и их число постоянно растет. Территория России также густо усеяна разными по размерам ударными кратерами. Интересно, что Калуга, и так неразрывно связанная с космосом благодаря Циолковскому, расположена на дне ударного кратера диаметром около 15 км. Крупный ударный кратер (Карская астролябия) обнаружен на Северном Урале. Этот кратер относят к раннему Кайнозою, т. е. его возраст не более 65 миллионов лет. Только немногие относительно молодые ударные кратеры хорошо сохранились, как кратер Шунак в Казахстане и Аризонский кратер в США.

Со временем кратеры под действием ветра и воды разрушаются, их перекрывают отложения и заносы. Возникнув на суше, кратер может оказаться на морском дне. Многие кратеры уничтожены при тектонических подвижках. Однако на Земле существуют области, которые на протяжении последних 500–700 миллионов лет оставались сушей и не подвергались существенным подвижкам. К ним относится Украинский щит, на котором, согласно проведенным исследованиям, за 500 миллионов лет возникли около 500 ударных кратеров, т. е. один кратер приходится на 400 км^2 (квадрат со стороной 20 км). Такая оценка согласуется с плотностью размещения кратеров на Луне и Фобосе, где они сохраняются благодаря отсутствию атмосферы.

Для того чтобы подтвердить прямую зависимость биологических кризисов (массовых вымираний) от падения на Землю крупных тел, необходимо было доказать, что есть хронологические совпадения этих двух явлений. В то время, когда этот вопрос был поставлен (1985 г.), обнаружение кратеров, соответствующих определенным событиям (кризисам), казалось практически невероятным. Однако оказалось, что могут быть предъявлены и другие достаточно точно датируемые доказательства столкновения Земли с крупным космическим телом.

В разных точках Земного шара в отложениях, соответствующих границе K/Pg, была обнаружена узкая (толщиною несколько миллиметров) полоса минералов, практически лишенная известняков, являющихся основным компонентом обычных осадочных пород. Этим вопросом заинтересовались геологи Уолтер и Луис Альваресы. Анализируя состав минералов указанного слоя, они обнаружили аномально высокое для земных пород содержание иридия (Alvarez [et al.], 1980; Alvarez, 1987). Однако высокое содержание иридия характерно для некоторых метеоритов. При столкновении крупного метеорита с Землей происходит его мгновенный разогрев до нескольких тысяч градусов, плавление и взрыв. Значительное количество материала метеорита оказывается выброшенным в виде крошечных частиц в околоземное пространство, откуда осаждается на Землю, образуя специфический по составу тонкий слой. Именно такой слой и был обнаружен в отложениях, соответствующих границе K/Pg (см. цв. вкл. ил. 13).

Помимо повышенного количества иридия, в этом слое обнаружены претерпевшие шок–метаморфизм зерна кварца и сферулы минералов, претерпевших плавление (Speicer, 1989; Sigurdsson [et al.], 1991). Несколько позже в том же слое были обнаружены фуллерены внеземного происхождения (Becker [et al.], 2000). Все эти результаты подтверждают справедливость гипотезы падения крупного (диаметром около десяти километров) метеорита.

Концепция ударов из космоса как основной причины выявленных палеонтологами кризисов, обозначивших границы эр и периодов в истории Земли, была принята многими исследователями уже к началу 1990‑х годов. Однако были и скептики, отказывавшиеся ее принять, в частности потому, что соответствующие именно этим событиям места падения метеоритов (кратеры) не были обнаружены. Хотя к тому времени уже были известны сотни ударных кратеров, сопоставить какой–то из них с конкретным событием не удавалось.

Учитывая, что за десятки и даже сотни миллионов лет многие кратеры в ходе геологических процессов были уничтожены либо оказались под дном океанов, обнаружение некоего определенного кратера казалось маловероятным. Тем не менее, попытки обнаружить ударный кратер, образование которого можно было бы связать с определенным кризисом, были предприняты несколькими группами ученых. Практически сразу их внимание было сосредоточено на бассейне Карибского моря. Именно в том районе в слое, соответствующем границе K/Pg присутствовало наибольшее количество материала, который мог быть выброшен из ударного кратера.

К концу 1980 годов были названы две предполагаемые точки: на Кубе и в океане вблизи Колумбии. Однако обнаружить кратер в этих точках не удалось. Вместе с тем, он уже был к тому времени обнаружен несколько в стороне от обследованного района. Вблизи города Чиксулуб (Chicxulub), на берегу Мексиканского залива (северо–восточная оконечность полуострова Юкатан) велась воздушная разведка нефти. Приборы зафиксировали занимавшую большую площадь круговую магнитную аномалию.

Было это в 1978 году. Тремя годами позже эти данные были доложены на геологической конференции. Там же было высказано предположение, что обнаруженная на Юкатане геологическая структура могла быть гигантским ударным кратером (см. Kerr, 1990). Однако прошло еще 10 лет, когда ученые, осуществлявшие поиск в том же регионе, обратили внимание на эти данные. Анализ образцов пород, добытых при бурении, показал, что обнаруженная на глубине от 300 м до 1 км структура действительно является погребенным под позднейшими наслоениями ударным кратером, диаметр которого был первоначально определен — 180 км. Такой кратер мог образоваться при падении тела размером 10 км. Однако, согласно проведенному группой В. Шарптона гравитационному анализу, юкатанский (чиксулубский) кратер имеет многокольцевую структуру. При этом, диаметр внешнего кольца близок 300 км (Sharpton [et al.], 1993; Pope [et al.], 1997 a).

В случае справедливости такого вывода размер тела, упавшего на Землю 65 миллионов лет тому назад, мог достигать 18 км. Мощность взрыва оценена в 4108–4109 мегатонн в тротиловом эквиваленте, что соответствует взрыву всего ядерного оружия, запасенного на Земле (Sharpton and Marin, 1997).

Пять одинаково датируемых кратеров (около 214 миллионов лет тому назад) диаметром от 15 до 100 км обнаружены в Европе и Северной Америке. Их взаимное расположение позволяет предположить, что в позднем Триасе с Землей столкнулись не менее пяти фрагментов кометы или астероида (Spray [et al.], 1998), что должно было привести к глобальной катастрофе. Вопрос, соответствует ли описанный выше (пп. 6.1.3) узкий осадочный слой на границе триас–юра (нынешняя датировка 205–200 миллионов лет) этой катастрофе или она произошла несколько ранее, пока не решен.

Возможно, что кризис на границе пермь–триас и соответствующий ему слой в осадочных породах, содержащий продукты импакта, также обрели свой кратер. Обнаружен он на Северо–Западе Австралии (возвышенность Бедаут). Как и на Юкатане, погребенный под позднейшими наслоениями кратер Бедаут был засечен при воздушной разведке и детально разведан путем бурения скважин (Becker [et al.], 2004). Согласно проведенным обмерам, кратеры Чиксулуб и Бедаут близки по размерам. Однако следует отметить, что если относительно происхождения кратера Чиксулуб сомнений практически не осталось, то ударная природа структуры, обнаруженной в Австралии, до сих пор подвергается сомнению (см. дискуссию в журнале Science, 2004, 431, 609–613).

Кратер Бедаут (если будет подтверждено его образование при падении метеорита), по–видимому, древнейший ударный кратер, обнаруженный на Земле. Его приблизительный возраст 250 миллионов лет. О более древних столкновениях приходится судить только по характерному осадочному слою, содержащему специфические для импакта структуры и вещества (микросферулы, иридий и др.).

Такие слои прослеживают до 3,8 миллиардов лет, т. е. они присутствуют в самых ранних сохранившихся до наших дней осадочных породах (Shoenberg [et al.], 2002). Четыре подобных слоя обнаружены в Австралии и Южной Африке в породах, возраст которых 3,47— 3,24 миллиардов лет (Byerly [et al.], 2002; Lowe [et al.], 2003; Glikson, 2004). Взрывы были столь сильны, что могли приводить к сдвигам тектонических плит. В эти периоды существовали только прокариотические организмы, и палеонтологические данные очень скупы. Поэтому мы знаем, какие царства и виды прокариот сохранились, но можем только предположительно судить о тех, которые исчезли во время ранних кризисов. При этом, благодаря освобождению природных ниш, эволюция получала импульс в направлении ускоренного развития сохранившихся видов и образования новых.

Самый ранний кризис, который оставил достаточно явственный след в форме окаменелостей, относится к границе докембрий–кембрий, когда уже существовали многоклеточные организмы. Весьма вероятно, что исходной причиной того кризиса и происшедшего тогда же глобального оледенения (см. пп. 6.1.1) явился мощный импакт, хотя прямых доказательств этого предположения в настоящее время нет.

Однако в одном из описанных выше случаев (импакт на границе K/Pg) проведены разносторонние исследования, о которых будет рассказано ниже.

6.2.3 Было ли тело, обрушившееся на Землю около 65 миллионов лет тому назад, кометой, ставшей за 50 тысяч лет до этого события спутником Земли?

Возвращаясь к самому событию на границе K/Pg, рассмотрим предположения о природе тела, рухнувшего тогда на Землю. Вслед за «главным» телом примерно через три месяца на Землю (Северо–Восток современных США) упало тело меньших размеров, образовавшее кратер размером 30 км. Кратеры размером 20–100 км, которые датируют примерно тем же сроком, обнаружены в Канаде, в Северном море (Stewart and Allen, 2002) и в России (Карская астроблема). Можно предположить, что все упавшие тогда на Землю тела имеют общее происхождение. Они могли входить в ядро кометы, вторгшейся во внутренние области Солнечной системы и, возможно, ставшей на какое–то время спутником Земли. Эта гипотеза нашла неожиданное подтверждение в исследованиях геохимиков. В осадочных породах, расположенных по обе стороны «метеоритного» слоя на границе K/Pg, было отмечено повышенное содержание а-аминоизомасляной кислоты и рацематного изовалина — двух аминокислот, которые исключительно редко встречаются на Земле, но относятся к главным органическим компонентам углистых хондритов и комет (Zhao and Bada, 1989).

Указанные «внеземные» аминокислоты присутствуют в осадочных породах на расстояниях до 1 м по обе стороны от границы (слоя) K/Pg. Высказывалось предположение, что столь значительное удаление объясняется диффузией из слоя K/Pg аминокислот, принесенных на Землю самим упавшим телом. В таком случае именно в слое K/Pg аминокислоты присутствовали бы в максимальном количестве. Однако в этом слое аминокислоты вообще не обнаружены. Более правдоподобным является предположение, что материал, содержащий указанные аминокислоты, стал выпадать на Землю за 50 тыс. лет до самого импакта. А потом (после импакта) это выпадение продолжалось еще почти столько же времени. Так могло быть, если крупная комета пришла во внутреннюю область Солнечной системы и своим газопылевым хвостом перекрыла Землю. Следует полагать также, что комета больше не удалялась на большое расстояние и оставалась в сфере влияния Земли около 50 тыс. лет. Значительная часть материала перекачивалась из тела кометы в ее хвост, поддерживая его достаточно плотную консистенцию. Аминокислоты могли переходить из тела в хвост кометы, но могли также быть синтезированы из предшественников на пылевых частицах непосредственно в хвосте (Zahnle and Grinspoon, 1990). Постепенно тело кометы убывало и, наконец, разделилось на несколько фрагментов. Некоторые из них (а возможно и все) упали на Землю.

Кратер, обнаруженный на Юкатане, может принадлежать самому крупному фрагменту той кометы. За 160 миллионов лет до этого события Земля также столкнулась с фрагментами крупной кометы или астероида. На это указывает серия кратеров, образованных телами, имевшими близкие траектории (Spray [et al.], 1998). Их возраст 215— 200 миллионов лет. Не менее пяти тел упали тогда на Землю за короткий промежуток времени, возможно, в течение считанных часов.

Похожее событие произошло уже в наше время, но, к счастью, не на Земле. В июле 1994 г. разделившаяся на два десятка фрагментов комета Шумейкера–Леви столкнулась с Юпитером. Это событие транслировалось на Землю с помощью космического аппарата «Галилео» (см. цв. вкл. ил. 15).

Фрагменты кометы, бомбардировавшие Землю на границе K/Pg, до падения находились на околоземных орбитах и продержались на них разное время. Поэтому все событие заняло месяцы или годы. Оно не могло быть длительным в геологическом масштабе, т. к. на границе K/Pg обнаруживается только один импактный слой. После падения кометы на орбите осталось представлявшее ранее хвост кометы пылевое облако, которое продолжало оседать на Землю еще несколько десятков тысяч лет.

Тот факт, что в самом импактном слое на границе K/Pg «внеземные» аминокислоты не обнаружены, легко объясним. Этот слой сформировался очень быстро из выброшенных из кратера (кратеров) пород, где присутствовал и материал тела кометы. Однако органические соединения, в том числе аминокислоты, присутствовавшие в падавшем с большой скоростью осколке кометы, были неизбежно разрушены из–за сильного разогрева тела при прохождении атмосферы и, главное, при его столкновении с Землей. Поэтому аминокислоты, выпадавшие с постоянной для того периода скоростью с материалом кометного хвоста, оказались сильно разбавленными именно в этом практически мгновенно сформировавшемся слое.

Таким образом, столкновения Земли с фрагментами разрушившейся кометы следует признать наиболее вероятной причиной кризиса, обозначившего границу K/Pg (см. также Bottke [et al.], 2007). Возможно, не все эпизоды этого события установлены, так как какие–то даже очень крупные кратеры, в частности те, которые покоятся под толстыми наслоениями океанического дна, еще не обнаружены.

6.2.4 Свидетельства «пруда, заросшего лилиялли»

Казалось бы, описанные выше эффекты так и останутся хоть и реалистичными, но все же предположениями, по крайней мере, до падения очередного крупного тела, при условии, что человечество сможет пережить это событие. Однако некоторые данные, которые можно расценить как прямые, все же получены. К ним относится доказательство реальности похолодания, вызванного K/Pg–импактом и даже определение его сроков. В США (штат Вайоминг) были вскрыты донные отложения водоема, существовавшего в тот период (Wolfe, 1991). В этих отложениях присутствует характерный для мощного импакта слой с повышенным содержанием иридия, а также с подвергнутым шок–метаморфизму кварцем и с силикатными гранулами. Малая толщина этого слоя свидетельствует, что импакт произошел за тысячи километров от раскопанного водоема.

В том же слое обнаружены листья и соцветия лилий и папоротников, населявших водоем. По состоянию соцветий было определено, что развитие растений было прервано в начале июня. Более детальное исследование показало, что листья определенным образом деформированы.

В модельных экспериментах с листьями современных родственных растений такие же деформации (складки) были получены при замораживании листьев в воде при‑10 °C в течение нескольких недель. Высушивание листьев без замораживания подобного результата не давало. Автор делает вывод, что, несмотря на лето, водоем замерз. Глубина его была около двух метров, и промерз он до дна. Такой результат вполне соответствует приведенным выше представлениям об «импактной зиме». В таком состоянии при температуре, близкой к -10 °C, водоем оставался около месяца. Все это время продолжалось глобальное выпадение выброшенной при импакте породы. Выпала она и на замерзший водоем с лилиями.

Вслед за тем начался подъем температуры, лед растаял, и листья вместе с размокшей породой осели на дно. Температура быстро достигла 25–30 °C. Это, в частности, означает, что уже через месяц после импакта небо очистилось настолько, что солнечные лучи стали достигать поверхности. Вывод о кратковременности климатических изменений, вызванных импактом на границе K/Pg, подтверждается и данными других авторов (Kerr, 2002; Pierazzo [et al.], 2003). Некоторые более стойкие к холоду растения, пережившие «зиму» (это были папоротники), возобновили рост, продолжавшийся еще около двух месяцев, и даже успели дать семена, когда пруд был засыпан толстым слоем пород, содержавших много метаморфозного (рекристаллизованного) кварца. Эти породы были выброшены в атмосферу в результате нового импакта, который не имел глобальных последствий и не повлек за собою существенное похолодание. На это указывает отсутствие признаков замерзания у вновь выросших листьев, которые были увлечены падавшими с неба комьями породы на дно и замурованы там непосредственно над слоем с замерзшими листьями. Благодаря этому листья сохранились, так как обычно они оставались на водной поверхности, где и сгнивали.

Еще до описываемого нами исследования на расстоянии нескольких сотен километров от этого места был обнаружен кратер диаметром 30 км, возраст которого (в пределах погрешностей определения) такой же, как и возраст чиксулубского (юкатанского) кратера, вызвавшего глобальные последствия. Очевидно породы, выброшенные при образовании именно этого относительно небольшого кратера, погребли под собою заросший лилиями водоем, сохранив многие детали, которые позволяют воспроизвести характер и хронологию катастрофических и, можно сказать, судьбоносных событий, имевших место на Земле около 65 миллионов лет тому назад.

В сказанном выше обращает внимание, с одной стороны, вещественное подтверждение «импактной зимы» как явления, с другой — достаточно мягкий ее характер и, что существенно, кратковременность (3–4 недели). К возможной причине такой мягкости и кратковременнсти мы еще вернемся. Пока же очевидно, что такая «зима» сама по себе не могла вызвать столь катастрофические последствия, как массовые вымирания, один из эпизодов которых — гибель всех динозавров (кроме линии, давшей современных птиц), при том, что в описываемое время мир динозавров насчитывал около 400 видов. Они занимали разнообразные природные, климатические и пищевые ниши, и вряд ли испытывали бы недостаток в пище в течение кратковременной и весьма умеренной «импактной зимы», тем более, что ареал их расселения включал Арктику (Pope [et al.], 1994).

6.2.5 Непосредственные последствия падения крупного космического тела

Зададимся вопросом: какие эффекты, вызванные мощным импактом, ведут к глобальному кризису?

Первоначально главным следствием падения крупного тела считался взрыв и выброс в околоземное пространство, помимо раздробленного и расплавленного материала самого метеорита, большого объема земных пород. Подсчитано, что юкатанский метеорит «выбросил» в атмосферу и стратосферу Земли тысячи кубических километров породы (свыше триллиона тонн). Мощнейший взрыв вызывает землетрясения, расколы земной коры, истечения лавы, цунами.

Расплавленные при ударе и разлетевшиеся на сотни километров расплавы вызывают лесные пожары не только в окрестностях падения космического тела, но и на значительном удалении от кратера.

Выброшенный в стратосферу материал формирует вокруг Земли слой, который препятствует проникновению на нее солнечного света и тепла, вследствие чего наступают глобальная ночь и зима. Не только суша, но и многие водоемы покрываются слоем льда. Ночь и похолодание продолжаются до тех пор, пока выброшенные взрывом породы не осядут на Землю. Присутствие сажи в обнаруженных в разных точках планеты участках тонкого слоя осадков, обусловленных импактом (см. ил. 13), подтвердило предположение не только о локальных (в зоне импакта), но и глобальных пожарах. Возникновение глобальных пожаров представляется неизбежным, если учесть, что перешедшие на околоземные орбиты глыбы при возвращении на Землю через атмосферу разогреваются до нескольких сотен градусов (Wolbach [et al.], 1988). В этих условиях значительная часть растительности гибнет (семена сохраняются лучше). Очевидно, и фотосинтез не мог осуществляться в условиях «импактной ночи», а затем задымленности от глобальных пожаров.

Падение крупного тела может также привести к ослаблению или полному исчезновению озонового слоя. Воздействие на озоновый слой вызвано тем, что в сжатом слое разогретого воздуха, который движется перед пролетающим через атмосферу телом, кислород и азот вступают в химическое взаимодействие, образуя окись азота. NO активно взаимодействует с озоном О_3, отнимая у него атом кислорода.

Именно этот эффект наблюдался в июне 1908 г., когда в атмосферу Земли залетело небольшое тело (70–100 м), которое взорвалось, не достигнув поверхности, в районе реки Тунгуски. По свежим следам определениями озонового слоя не занимались. В следующем, 1909 году, измерения, проведенные в Калифорнии, обнаружили, что содержание озона в озоновом слое ниже обычного на 20%. Восстановление озонового слоя заняло около двух лет.

Очевидно, что пролет тела размером несколько километров через атмосферу грозит полным исчезновением озонового слоя и значительно более длительным сроком его восстановления.

Все это время обитатели Земли подвергаются усиленному воздействию ультрафиолетовых лучей. В сумме, кардинальное изменение среды обитания и связанное с ним нарушение пищевых цепей (у наземных животных главное — потеря корма для растительноядных, а у морских животных — гибель планктона) приводят к массовым вымираниям.

Возвратимся к рассматриваемому случаю импакта на границе K/Pg и конкретному следствию — глобальной гибели динозавров. По свидетельству «пруда, заросшего лилиями» (см. пп. 6.2.4), а также согласно другим данным (Vellekoop [et al.], 2014) «импактная зима» была быстротечной, и перерыв в фотосинтезе не превысил трехчетырех недель. Этого, а также жесткого ультрафиолетового облучения из–за нарушения озонового слоя, могло оказаться достаточным для уничтожения основной массы планктона, повлекшего за собой вымирание моллюсков аммонитов. Однако для повсеместного вымирания динозавров, насчитывавших, как уже упоминалось, около 400 кардинально разошедшихся видов, необходимы были дополнительные факторы, усилившие поражающую силу именно этого импакта.

6.2.6 Основной причиной гибели динозавров могла стать сера, выброшенная в атмосферу при образовании ударного кратера в участке залегания богатых ею порол

О некоей специфике импакта на границе K/Pg говорит и то обстоятельство, что близкий по мощности импакт, происшедший на 135 миллионов лет раньше (на границе триас–юра), вызвавший много вымираний, динозаврам, наоборот, помог выйти на первые позиции. Помимо возможного за столь длительный срок изменения физиологии этих животных, негативно сказавшегося на сопротивляемости динозавров резким изменениям среды, могли проявиться специфические особенности событий на границе K/Pg.

Так, было обращено внимание на повышенное содержание серы в скальных породах на оконечности полуострова Юкатан, где упало космическое тело (Pope [et al.], 1994). При взрыве в атмосферу было выброшено около 10^11 тонн серы. Вследствие этого, накрывшее всю Землю пылевое облако было насыщено ее соединениями, главным образом, серной кислотой в форме аэрозоля, которым приходилось дышать и который заглатывался с пищей. Да и сама «пища» в этих условиях вряд ли могла воспроизводиться в прежнем количестве.

Эти обстоятельства могли оказаться главной причиной гибели динозавров.

Млекопитающие, представленные тогда мелкими формами, оказались, в целом, более устойчивыми к неблагоприятным воздействиям и выжили, хотя тоже понесли потери (Alroy, 2003). Впоследствии они не только быстро увеличили свою численность, но дали начало новым видам.

Согласно этой версии, упади тот же астероид в другом месте, где породы содержат меньше серы, динозавры господствовали бы на Земле и поныне, вытеснив млекопитающих окончательно.

Таким образом, если иметь в виду «нашу» победу, она состоялась благодаря падению космического тела не только в нужное время, но и в «правильном» месте.

Но это еще не все. Следует вспомнить, что импакт на границе K/Pg произошел в разгар продолжавшегося сотни тысяч лет мощного вулканизма, и атмосфера уже содержала много вредных газов, в том числе, соединения серы (см. пи. 6.2.1). Поэтому естественным явилось предположение, что роковым для динозавров и других вымерших тогда организмов оказалось именно наложение двух катастрофических явлений — вулканизма и импакта и, соответственно, суммирование их негативных воздействий на атмосферу (Caldeira and Rampino, 1990; Glasby and Kunzender, 1996).

Выше упоминались глобальные оледенения Земли, длившиеся миллионы лет (см. пп. 6.1.1). Возникает естественный вопрос: благодаря чему глобальное или близкое тому оледенение, которое имело место на Земле после импакта на границе K/Pg, оказалось, как засвидетельствовал «пруд, заросший лилиями» (см. пп. 6.2.4), скоротечным, а не инициировало длительное оледенение планеты, какое бывало неоднократно, а последнее — около 600 миллионов лет назад (см. пп. 6.1.1)? Одной из причин могла явиться поднятая в атмосферу пыль, которая первоначально вызвала похолодание. Выпадая на снежный покров, пыль снизила его отражательную способность, благодаря чему поступавшая от Солнца энергия использовалась более эффективно. Однако решающую роль мог сыграть вулканизм, поднявший температуру на планете на несколько градусов. Благодаря этому, когда небо очистилось от пылевых и грязевых «облаков», океаны не успели замерзнуть, и оледенение отступило.

На примере этого эпизода можно еще раз убедиться в многофакторности (поливариантности) событий, влиявших на ход эволюции жизни на Земле. Падение того же космического тела в другом участке или при иных обстоятельствах могло, практически, не повлиять на ход эволюции или, наоборот, вызвав глобальное оледенение, вернуть ее на миллиард лет назад. После этого эволюция пошла бы уже совсем иным путем.

При, казалось бы, достаточно ясной картине событий, происшедших на границе K/Pg, в дискуссии, развернувшейся в 1980–1990‑е годы, высказывались и крайние мнения, что за эти вымирания ответственен исключительно вулканизм (Courtillot, 1990) или импакт (Alvarez, 1980,1987; Pope [et al.], 1994,1997 a, b; Rampino [et al.], 1997). Однако этим дискуссии не ограничились.

6.2.7 Продолжение дискуссии о причинах глобальной катастрофы, произошедшей около 65 миллионов лет тому назад

Новый виток дискуссии был инициирован Келлер с соавторами (Keller [et al.], 2004, 2010), которые, анализируя материал, извлеченный из скважины, пробуренной непосредственно в зоне кратера в Мек–сиканском заливе, пришли к выводу, что верхняя кромка кратера не совпадает с границей K/Pg, а располагается ниже (глубже) на 50 см. Келлер и соавторы рассматривают породы, разделяющие обе структуры, как осадочные (слоистые известняки).

По расчетам этих авторов кризис на границе K/Pg, произошел через 300 тыс. лет после падения астероида, образовавшего этот кратер.

Келлер и соавторы утверждают, что вымирания организмов происходили в течение длительного времени и не были связаны с телами из космоса, а целиком обусловлены сверхдлительным вулканизмом. Согласно этим авторам, осадочный слой на границе K/Pg обусловлен резким усилением вулканической активности с выбросом продуктов извержений в верхние слои атмосферы. В этот период усилились и вымирания.

Однако у сторонников астероидной версии есть свои веские аргументы, которые были представлены в обзорной статье Шульте и соавторов (Schulte [et al.], 2010 а). Остается фактом присутствие в тонком осадочном слое на границе K/Pg материала космического происхождения (высокий процент иридия) и выбросов из ударного кратера (напряженный кварц, оплавленные силикатные гранулы). Поэтому не подлежит сомнению, что на границе K/Pg Земля столкнулась с крупным космическим телом (Lyson [et al.], 2011). Вопрос лишь в том, был ли это астероид, кратер которого обнаружен в Мексиканском заливе.

Авторы, отстаивающие эту концепцию, полагают, что слой толщиной 50 см, разделяющий верхнюю кромку кратера и границу K/Pg, был нанесен на только что образованный кратер мощным цунами, вызванными ударом астероида в морское дно, а выброшенный из кратера материал оседал на этот нанос, формируя характерный слой, именуемый «границей K/Pg».

В 2010 году на страницах журнала «Science» прошла дискуссия с участием указанных выше авторов, фактически повторивших свои аргументы.

Мы видим, что один и тот же экспериментальный материал две группы исследователей характеризуют по–разному и, соответственно, приписывают ему разную историю. Сам факт такого разночтения кажется странным на фоне выдающихся успехов палеонтологии и геологии в решении сложнейших проблем истории Земли. Вопрос о природе слоя, разделяющего Мексиканский кратер и границу K/Pg, является принципиальным, и можно надеяться, что вскоре будет решен.

Датирование образования Мексиканского кратера и границы К/ Pg аргон–аргоновым (40Аг/39Аг) методом, который авторы (Renne [et al.], 2013) считают наиболее точным, подтверждает возможность одновременного образования этих структур. Однако точность датирования все же не достаточна для того, чтобы эта возможность переросла в уверенность (авторы допускают ошибку датирования этих структур до 32 тыс. лет).

Установление истины в отношении структуры «промежуточного» слоя по–прежнему остается актуальным. Однако при любом решении участие астероида в обсуждаемом катаклизме представляется очевидным. Если окажется, что осадочный слой «граница К/Pg» моложе Мексиканского кратера, то его сформировал другой крупный астероид, «прилетевший» несколько позже, кратер которого еще не обнаружен.

Относительно частое в тот период падение на Землю крупных тел вписывается в предположение о присутствии на околоземной орбите кометы, время от времени посылавшей на Землю свои фрагменты (пп. 6.2.3).

Напомним, что поиск кратера, оставленного астероидом, который мог вызвать кризис около 65 миллионов лет тому назад, систематически велся в районе Карибского бассейна, ибо именно там слой, обозначающий границу K/Pg, наиболее мощный. Мексиканский залив, где кратер с ожидаемыми параметрами был обнаружен, находится в этом регионе. Если бы оказалось, что за границу K/Pg ответственно другое тело, то его кратер следует искать в том же регионе.

В самое последнее время дискуссия возобновилась. В ней присутствуют те же три позиции, частично опирающиеся на новые данные. Так, Келлер и некоторые другие авторы, ориентируясь на свидетельства о продолжительности (не одномоментности) вымираний в конце мелового периода, настаивают на исключительной роли в этих вымираниях сверхдлительного вулканизма (Schoene [et al.], 2015).

Однако недавнее исследование вымираний некоторых видов морских организмов (моллюсков аммонитов и др.) в Антарктике показало, что они были «быстрые и свирепые» (Witts [et al.], 2016).

Эти результаты подтверждают актуальность гипотезы «вины» импакта в вымираниях на границе K/Pg. Однако мнения о непосредственных причинах вымираний, вызванных импактом, расходятся. Некоторые авторы утверждают, что прекращение фотосинтеза на время затемнения и «импактной зимы» нарушило пищевые цепочки и привело к вымираниям (Vellekoop [et al.], 2014). Однако в большей степени обсуждаются причины, связанные с местом падения космического тела. Помимо залежей серы (см. пп. 6.2.6) в районе, где был обнаружен Мексиканский кратер, высоко содержание карбонатных пород. Их испарение и выброс углекислого газа в атмосферу могли существенно повысить ее кислотность, как и кислотность океанов (Tyrrell [et al.], 2015). Обращается внимание также на возможность вскрытия нефтеносных пластов. Копоть от горящей нефти также могла внести вклад в вымирания (Kaiho [et al.], 2016).

Наиболее логичной представляется третья версия — наложение изменений внешней среды, вызванных импактом, на изменения, накопленные вследствие сверхдлительного вулканизма, главным образом, в Западной Индии.

Недавние исследования изменений климата и вымираний на острове Симор (Антарктида), где хорошо сохранились реликты того времени, привели авторов (Petersen [et al.], 2016) к выводу, что вымирания в конце Мелового периода вызваны комбинированным воздействием вулканизма и метеорита.

Ряд недавних исследований был направлен на выяснение вопроса, обнаружились ли воздействия вулканизма на здоровье динозавров еще до импакта. Результат получился неоднозначный. Некоторые авторы признаков увядания у динозавров в период до импакта не обнаружили (Williamson and Brusatte, 2014; Csiki–Sava [et al.], 2015). Однако в работах других авторов было обнаружено снижение численности некоторых популяций динозавров еще до импакта (Brusatte [et al.], 2012; Brusatte [et al.], 2015). Из этих данных следует очевидный вывод об ослабленное ™ популяций животных во время, предшествовавшее импакту, который довершил «дело». Принимая эту концепцию как в создавшейся тогда ситуации наиболее вероятную, следует отметить, что само по себе ослабление и даже исчезновение каких–то членов в группе близкородственных животных могут иметь совсем другие основания. За примером далеко ходить не надо. Еще 40–50 тыс. лет тому назад на Земле существовали несколько разновидностей людей, а осталась только одна — Homo sapiens (см. гл.7). Очевидно, что далеко не все обстоятельства, определившие вымирания на границе K/Pg, прояснены, и поэтому исследования и дискуссии продолжатся.

Глава 7ЭВОЛЮЦИЯ ЛЮДЕЙ

7.1. Эволюция приматов; возможные пути эволюции гоминид после их отделения от шимпанзе. Ранние предшественники современных людей

Плацентарные млекопитающие появились по разным данным 150–100 миллионов лет тому назад (Kumar and Hedges, 1998; Archibald [et al.], 2001; Douzery [et al.], 2003; Wible [et al.], 2007), т. e. в период расцвета динозавров.

Самые ранние материальные остатки (окаменелости) представителей отряда обезьян и полуобезьян (приматов) датируют 55 миллионов лет тому назад (Tavare [et al.], 2002). Это были растительноядные лазающие по деревьям некрупные животные. Однако молекулярный филогенетический анализ показал, что ветвь приматов отделилась от остальных плацентарных млекопитающих 75–85 миллионов лет тому назад (Steiper and Young, 2006; Martin [et al.], 2007; Pozzi [et al.], 2014), т. e. за 10–20 миллионов лет до кризиса на границе K-Pg. Отсутствие материальных остатков ранних приматов подтверждает их малочисленность, а следовательно, и угнетенное состояние, характерные и для других млекопитающих в эпоху господства динозавров. Закрепление и развитие приматов — прямое следствие случайного события: падения крупного астероида и вызванной им массовой гибели динозавров около 65 миллионов лет тому назад. Результатом этого развития было выделение около 40 миллионов лет тому назад подотряда антропоидов (в переводе с греческого — человекоподобных) (Miller [et al.], 2005; Steiper and Young, 2006). Одна из его ветвей около 30 миллионов лет тому назад трансформировалась в семейство высших (человекообразных) обезьян (гоминид). 10 миллионов лет тому назад человекообразные обезьяны были распространены на всех континентах, однако только однажды, около 7 миллионов лет тому назад, от предков современных шимпанзе отделилась ветвь прямоходящих гоминид — гоминины, трансформировавшаяся в несколько видов людей (Kuminatsu [et al.], 2007). Заметим, что в литературе не выдерживается единая классификация. Мы будем исходить из того, что суще–ствуют семейство гоминид (Hominidae) и подсемейство гоминин (Homininae). Первое включает человекообразных обезьян, прямоходящих предшественников современного человека и его самого. Из подсемейства гоминин исключены обезьяны. Исходя из этих определений, термины «прямоходящие гоминиды» и «гоминины» будут использоваться как синонимы.

Находки останков ранних гоминин (черепа и скелеты разной степени сохранности; см. цветную ил. 16)[8] сделаны в Африке и нигде более, главным образом в ее Восточной и Центральной областях на территории современных Чада, Уганды, Кении и Эфиопии. По данным, которыми располагает современная наука, там происходил активный процесс эволюции прямоходящих гоминид и ранних людей, завершившийся появлением современного человека. Именно потому, что этот процесс оказался ограниченным незначительным пространством, он был весьма хрупким. Достаточно было падения в этом районе не очень крупного космического тела размером 0,2–1 км, которое образовало бы кратер диаметром 10–30 км (энергия взрыва 1000–5000 мегатонн), чтобы жизнь там прекратилась, а затем началась заново, главным образом за счет миграции животных из других областей (в точности по теории катастроф Кювье). К счастью, такое событие не состоялось, и линия приматов, которая вела к человеку, не была пресечена.

В предыдущем параграфе (6.2) описаны реальные катастрофические события, случившиеся в период, когда бурно эволюционировали млекопитающие, в частности, приматы. Были мощнейшие импакты и миллионы лет отравлявший атмосферу Йеллоустонский супервулканизм. Однако все эти катаклизмы были крайне удалены от небольшого региона (нынешняя Центральная и Восточная Африка), который можно считать колыбелью человечества.

Последние 50 миллионов лет климат изменился в сторону похолодания. Одним из следствий изменения климата в Африке явилось образование безлесных пространств (саванны), которые стали той нишей, где проявились преимущества прямохождения, освободившего передние конечности для труда (deMenocal, 1995; Bobe [et al.], 2002; Alemseged, 2003; Bonnefille [et al.], 2004; Kingston [et al.], 2007).

Однако совершенствование трудовой деятельности напрямую зависело от развития интеллекта. Так, увеличение размеров мозга и совершенствование его деятельности стали признаками, по которым происходил естественный отбор у прямоходящих гоминид.

Это направление эволюции не было прервано стихийными катаклизмами и привело к человеку.

Генетические различия ранних прямоходящих гоминид не могут быть исследованы, т. к. их ДНК не сохранилась. Поэтому промежуточные формы выявляются и выстраиваются в цепочки предшественник- наследник на основании сопоставления костных останков. Отсюда неизбежные неточности и, соответственно, разногласия. Однако общая картина уже очевидна. С каждой новой находкой она становится более ясной.

Наиболее изученными являются австралопитеки (Australopithecus), обитавшие 4–2,5 миллионов лет тому назад (см. Вишняцкий, 2005). Первые находки их костных остатков были сделаны в 1920‑е годы в Эфиопии. Впоследствии были обнаружены хорошо сохранившиеся черепа и скелеты этих гоминин, одна из разновидностей которых, Australopithecus afarensis, возможно, является прямым предшественником человека (Drapeau [et al.], 2005; White [et al.], 2006; 2009; Haile- Selassie [et al.], 2010; Ward [et al.], 2013; Kimbel W. H. [et al.], 2014).

В течение длительного времени не удавалось найти еще более ранние формы, которые можно было бы рассматривать в качестве промежуточных между шимпанзе и австралопитеками. Наконец, в 1994 г., в Эфиопии были обнаружены элементы скелета гоминина, возраст которых был определен в 4,4 миллиона лет. Исследование этих костей показало, что они принадлежат самостоятельному виду, названному ардипитеком (Ardipilhecus ramidus) (Lovejoy [et al.], 2009; Suwa [et al.], 2009; White [et al.], 2009; Sarmiento, 2010; Kimbel [et al.], 2014). Недавние находки, сделанные в районе озера Чад и в Кении, помогают еще основательнее заполнить этот пробел. Найденные костные останки относятся к жившим около 6 миллионов лет тому назад очень ранним прямоходящим (или частично прямоходящим) гоминидам (Васильев, 2002; Haile–Selassie, 2001; Brunet [et al.], 2002,2005; Guy, 2005; Zollikofer [et al.], 2005; Nakatsukasa [et al.], 2007; Almecija [et al.], 2013).

Принято считать, что главным следствием перехода к прямохождению было освобождение передних конечностей для трудовой деятельности, т. е. превращение их в руки. Однако впоследствии было обращено внимание на другое, уже негативное следствие прямохождения — значительное уменьшение скорости передвижения при фактическом отсутствии средств активной защиты от хищников. Можно предположить, что гоминины не исчезли благодаря поддержанным эволюцией новым направлениям в поведении и общении, в том числе, повышенной способности к обучению, коллективизму, основанному на разделении обязанностей в изготовлении и применении орудий труда, и развитию речи как средства общения (см. Вишняцкий, 2005).

Для того чтобы доминировать в таком сообществе, недостаточно отличаться только силой. Необходимо быть и самым умным. Поэтому развитие мозга стало приоритетным направлением эволюции гоминин, приведшим, в итоге, к современному человеку. Однако такая гипотеза не бесспорна. Австралопитеки, жившие 4–2,5 миллионов лет тому назад, имели мозг, практически не отличавшийся, по крайней мере размерами (до 450 см^3), от мозга шимпанзе, и не умели производить орудия труда. Поэтому можно предполагать, что австралопитеки были столь же уязвимы, как их прямоходящие предки, появившиеся на 3 миллиона. лет раньше. Сохранение в течение миллионов лет «беззащитных» прямоходящих гоминид показывает, что либо они не были столь уж беззащитны, либо в течение всего этого периода в регионе их обитания отсутствовали хищники, которых им следовало опасаться. Соответственно, у них не было стимула эволюционировать в направлении разума.

Такой стимул мог появиться около 3 миллионов лет тому назад, и, как его следствие, получила развитие ветвь людей (род Ното). Прямоходящие гоминины, у которых мозг не развивался (австралопитеки и некоторые другие виды), вскоре исчезли. Существуют разные версии, согласно которым люди берут начало, как было сказано выше, непосредственно от австралопитеков, точнее, от одного из их подвидов (рис. 7), или они происходят от общего с австралопитеками предшественника (Cela–Conde and Ayala, 2003; Harcourt–Smith and Aiello, 2004). Так или иначе, но не позже, чем 2,4 миллиона лет тому назад, появился вид Homo habilis (человек умелый) — самый ранний из известных представителей рода Ното. Объем мозга этих первых людей (600–700 см^3) был существенно больше, чем у их предшественников, и они изготавливали орудия труда. Рассмотрим начавшийся тогда в пределах рода Ното относительно короткий период активного видообразования и параллельно жесткого отбора, который завершился около 30 тыс. лет тому назад, когда на Земле остался и существует поныне только один вид людей — Homo sapiens.

Около двух миллионов лет тому назад как ветвь Homo ergaster появился вид Homo erectus (человек прямоходящий). Некоторые палеонтологи выделяют близкий ему вид Homo ergaster (человек работающий). Объем мозга Homo erectus был уже 1000–1300 см^3, т. е. перекрывался с объемом мозга современного человека (1000–1400 см^3). 1,8 миллионов лет тому назад Homo erectus вышел из Африки и, перемещаясь вдоль кромки моря, быстро расселился в Азии, на островах Тихого океана и в Австралии. Некоторые находки Homo erectus в Китае, Грузии, на Яве были датированы 1,7–1,8 миллионов лет (Swisher [et al.], 1994; Huang [et al.], 1995; Pu [et al.], 1977; Znu [et al.], 2004; Lordkipanidze [et al.], 2006). Некоторые из этих датировок пересматривались в сторону уменьшения возраста находок (Hyodo [et al.], 2002).

Темне менее, неоднократно высказывались и высказываются до сих пор предположения о нескольких центрах, в которых практически независимо сформировались близкие виды гоминид, и Африканский Ното erectus — только один из них. Однако нигде, кроме Африки, не удалось отследить ход формирования подобного вида. Кроме того, сопоставление костных остатков, особенно лицевой части людей этого типа, найденных в Африке и других регионах (Восточная Азия, Индонезия, Австралия, Европа), подтвердило принадлежность их единому виду Ното erectus, корни которого — в Африке (Rightmire, 1998; Kidder and Durband, 2004; Liu [et al.], 2005). Рассмотрим эти вопросы более подробно.

Puc. 7. Эволюция прямоходящих гоминид (гоминин) до появления людей (Ното)

7.2. Гипотезы происхождения Homo sapiens — единственного сохранившегося вида людей

7.2.1. Монорегиональная гипотеза формирования вида Homo sapiens исключительно в Африке и его заместительного распространения на другие континенты

Наиболее известной является версия, согласно которой вид Ното erectus, просуществовавший почти 2 миллиона лет, дал начало всем последующим Ното. По этой версии Homo sapiens (человек разумный, он же современный человек) — последнее ответвление от стволовой линии Homo erectus, появившееся, согласно палеонтологическим данным, не позже 200 тыс. лет тому назад (рис. 8, А) в родовом гнезде Ното на стыке нынешних Эфиопии, Конго и Уганды (иногда говорят об Африке «под Сахарой») (Nei andTakezaki, 1996; Stringer, 2002; Clark [et al.], 2003; White [et al.], 2003; McDougall [et al.], 2005; Ray [et al.], 2005; Bouzouggar [et al.], 2007).

Существуют, по крайней мере, еще две версии родственных связей людей. В Африке и ряде областей Западной Европы были обнаружены костные останки, возраст которых 500–800 тыс. лет.

По мнению некоторых исследователей, они принадлежали ближайшему общему предшественнику неандертальцев и современных людей, названному Homo heidelbergensis (Гейдельбергский человек). В свою очередь, Homo heidelbergensis произошел от Homo antecessor(человек–предшественник). Согласно этой версии (Rightmire, 1998; Stringer, 2002; Lahr and Foley, 2004; Krause [et al.], 2007 a), Homo erectus не был предшественником современного человека. Как «боковая» ветвь Homo erectus происходил от Homo ergaster, который дал также начало виду Homo antecessor (рис. 8, Б).

Рис. 8. Варианты происхождения современного человека (Homo sapiens)

Еще одна версия, которая представляется предпочтительной, основана на результатах изучения недавних находок, сделанных в нынешней северной Испании. Их возраст по разным оценкам 650–800 тыс. лет. Костные остатки принадлежали существам, которые имели по сравнению с Гейдельбергским человеком больше общих черт с современным человеком и, следовательно, были его ближайшими предшественниками.

Согласно описываемой версии (Green [et al.], 2006; Weaver [et al.], 2007), вид Homo antecessor 900–800 тыс. лет тому назад дал начало не только виду Homo heidelbergensis, который, выйдя из Африки, породил в Европе неандертальцев (Bermudez de Castro [et al.], 1997; Gibbons, 1997; Carbonell [et al.], 2005) и в Азии — денисовцев (Reich, 2010; Taylor, 2014), но и другой самостоятельной линии, которая также вышла в Европу, но продолжала эволюционировать в Африке, породив там около 200 тыс. лет тому назад вид Homo sapiens (рис. 8, В). Согласно этой версии (рис. 8, В), как и предыдущей (рис. 8, Б), Homo erectus не является предшественником современного человека, а формирует самостоятельную ветвь, исходящую, как и Homo antecessor, от Homo ergaster.

Происхождение современного человека из Африки подтверждено недавними генетическими исследованиями как мужской линии (по мутациям непарной половой Y-хромосомы), так и женской линии (по мутациям в ДНК митохондрий, передаваемых от матери детям с цитоплазмой яйцеклетки). Во всех случаях речь идет о нейтральных мутациях, которые практически не влияют на работу содержащих их «полиморфных» генов и, следовательно, не являются субъектами естественного отбора. Отличием «непарной» Y-хромосомы и митохондриальной ДНК от парных хромосом является отсутствие генетических рекомбинаций, т. е. межхромосомных обменов участками ДНК. Благодаря этому у них легче проследить «вертикальную» составляющую, т. е. накапливание мутаций в последовательных поколениях (см. Хуснутдинова и Лимборская, 2005).

При сопоставлении нуклеотидных последовательностей Y-хромосом современных популяций (народов) обнаружено, что Y-хромосомы всех мужчин происходят от Y-хромосом, обладатели которых жили в Африке около 100 тыс. лет тому назад (Ke Y. [et al.], 2001; Pakendorf and Stoneking, 2005; Stringer, 2002; Ray [et al.], 2005). Исследования мутаций митохондриальной ДНК также привели в Африку как родину праматери всех ныне живущих людей, что с учетом первого результата вполне логично (Cann [et al.], 1987; Vigilant [et al.], 1991; Penny [et al.], 1995; Passarino [et al.], 1998; Quintana–Murci [et al.], 1999; Mishmar [et al.], 2004; Macaulay [et al.], 2005; Pakendorf and Stoneking, 2005; Cruciani [et al.], 2002,2007; Бермишева M. A. [идр.],2003; Сопйег [et al.], 2007; Rowold [et al.], 2007). К выводу о происхождении современного человечества из Африки пришли разные группы исследователей, анализировавшие распределение полиморфных Alu–повторов и разнообразие ряда микросателлитов у разных популяций: самые сильные расхождения со всеми остальными популяциями оказались у коренного населения Африки (Batzer [et al.], 1994; Jorde [et al.], 1997; Tishkoff [et al.], 2000; Watkins [et al.], 2001,2003; Antunez–de–Mayolo [et al.], 2002; Witherspoon [et al.], 2006; Xing [et al.], 2007).

Эти же исследования позволили выделить Центрально–Восточную Африку (Африку «под Сахарой») как регион, в котором обитали наши прародители, что полностью соответствует приведенным выше палеонтологическим данным (Gonder [et al.], 2007). Генетический поиск, осуществленный в этом регионе, позволил, как полагают некоторые исследователи, сузить исходный ареал до места обитания племени, поныне занимающегося собирательством и охотой. Именно здесь не менее 100 тыс. лет тому назад жили «научные» Адам и Ева. Это был, возможно, самый критический период для вида Homo sapiens, находившегося на грани вымирания после существования к тому времени уже около 50 тыс. лет. Не исключено, что сохранилось и затем размножилось потомство единственного клана. Можно предположить, что «научные» Адам и Ева передали своим детям наследуемые качества, обеспечившие им преимущества перед соплеменниками и шанс на выживание. Это могли быть более высокие умственные способности, позволившие лучше организовать охоту, отпор врагам, либо повышенный иммунитет к разразившейся тогда эпидемии и т. д.

За последующие тысячелетия люди размножились до многих тысяч особей. Около 70 тыс. лет тому назад, когда Homo sapiens был распространен во многих регионах Африки, группа людей двинула в сторону Аравии и покинула родной материк. Анализ мутаций, накопившихся в Y-хромосоме у мужского «коренного» населения разных регионов Земли, и митохондриальной ДНК позволил проследить пути ранней миграции людей, покинувших Африку. Пока мигранты двигались вместе, новые мутации распространялись во всей популяции, а когда пути расходились, у каждой группы формировался дополнительно к уже существовавшим мутациям свой набор мутаций. Люди, оставшиеся на месте, оказались самой ранней отделившейся от всех других ветвью, и, соответственно, их потомки имеют наименьшее число общих мутаций со всем остальным населением Земли.

На рис.9 весьма схематично показаны различия наборов мутаций в Y-хромосомах, которые характерны для разных регионов Земли.

Рис. 9. Пути «народообразующей» миграции современного человека из Северо–Восточной Африки (по данным мутационного анализа)[9]

ные мутации, позволяющие определить очередность появления популяций и пути их древняя. Отсутствие у Африканской популяции всех более поздних мутаций, присутству- Цифрой «1» обозначена «базовая» последовательность. Другие цифры обозначают мутации, характерные для народов, заселивших различные регионы. Именно эти данные позволили восстановить маршруты этой ранней и, как считают многие исследователи, единственной народообразующей эмиграции современного человека из Африки на другие континенты (Quintana–Murci [et al.], 1999; Mellars, 2003; Palanichamy [et al.], 2004; Macaulay [et al.], 2005; Sun [et al.], 2006; Fagundes [et al.], 2007; Underhill and Kivisild, 2007). Форсировав Красное море в его южной части и продвигаясь вдоль побережья Индийского океана, люди пришли в Индию, а оттуда на острова в южной части Тихого океана (Sun [et al.], 2006) и в Австралию, где обосновались около 50 тыс. лет тому назад (Bowler [et al.], 2003; Ingman and Gyllensten, 2003; Macaulay [et al.], 2005; Hudjashov G. [et al.], 2007). Продолжая движение на Восток, современный человек появился в Китае не позже 40 тыс. лет тому назад (Shang Н. [et al.], 2007).

Другие группы людей направились на Север, закрепились на Ближнем Востоке, а затем, через Балканы и Кавказ стали распространяться на бескрайних просторах Евразии (Torrini [et al.], 2006). Около 40 тыс. лет тому назад анатомически современные люди пришли в Западную Европу, где уже более 100 тыс. лет обитали неандертальцы (Churchill, 2001; Niewoehner, 2001; Gravina [et al.], 2005).

Несколько позже люди появились в Казахстане, на Алтае и в Южной Сибири. И они встретились с давно жившими там неандертальцами (Krause [et al.], 2007 а). Некоторые исследователи полагают, что относительно медленное продвижение людей в этих направлениях (по сравнению с их движением через Аравию в Индию и Австралию) связано именно с необходимостью преодолевать сопротивление аборигенов–неандертальцев. Это сосуществование продолжалось тысячелетиями (в Европе — до 15 тыс. лет), пока неандертальцы не исчезли с лица Земли.

Несмотря на то, что неандертальцев причисляют к архаичным людям, они умели пользоваться огнем и мало уступали современным людям в искусстве изготовления орудий труда (Churchill, 2001). Они делали украшения и, по–видимому, были способны к членораздельной речи. Последнее предположение следует из того факта, что у неандертальцев был тот же вариант гена FOXP2, который присутствует у современных людей, обеспечивая членораздельную и осмысленную речь (Krause [et al.], 2007b; Trinkaus, 2007 b). Объем мозга неандертальцев был даже несколько больше, чем у современного человека. Возможно, неандертальцы смогли бы создать свою цивилизацию. Однако 28 тыс. лет тому назад они исчезли с лица Земли (Finlayson [et al.], 2006).

Высказывались предположения о вымирании неандертальцев из- за похолодания на Земле, в частности, на Юге Европы. Однако до того неандертальцы более сотни тысяч лет (а с ближайшими предшественниками — почти миллион лет) жили в Европе и восточнее до Сибири, пережив не одно длительное похолодание (ледниковые периоды). Поэтому к очередному похолоданию они не могли быть подготовлены хуже, чем пришедшие с Юга современные люди.

Установлено, что 40 тыс. лет тому назад в Арктической области Европейской России уже жили люди (Pavlov Р. [et al.], 2001). Современный человек появился на Юге Европы не намного раньше. С учетом сказанного выше, велика вероятность, что Европейскую Арктику осваивали неандертальцы. Похожая ситуация в Сибири. Стоянка людей, возраст которой около 30 тыс. лет, обнаружена на реке Яне — далеко за Полярным кругом (Pitulko [et al.], 2004). Однако самое раннее проникновение современного человека на юг Сибири датируется этим же периодом. С другой стороны, неандертальцы уже обитали там более 100 тыс. лет, и логично предположить, что именно их стоянка обнаружена в Заполярной Сибири.

Окончательно вопрос, кто первыми осваивал Арктику — неандертальцы или современные люди, можно будет решить после обнаружения костных останков этих первопроходцев. Однако в любом случае версия гибели неандертальцев из–за похолодания неубедительна.

Предложены две гипотезы, объясняющие исчезновение неандертальцев их контактами с людьми современного типа (кроманьонцами).

Согласно одной из них неандертальцы были вытеснены кроманьонцами в буквальном смысле этого слова, т. е. лишены возможности добывать пищу, уничтожены в столкновениях, а возможно, просто съедены. Случаи каннибализма с обеих сторон подтверждены находками (Defleur [et al.], 1999; Fernandez–Jalvo [et al.], 1999; Dalton, 2006). При этом, на основании исследования костных останков неандертальцев и кроманьонцев и мутационного анализа их митохондриальной ДНК сторонники указанной версии подчеркивают, что генетического смешивания не происходило (Krings [et al.], 1997; Ovchinnikov [et al.], 2000; Scholz [et al.], 2000; Ponce de Leon and Zollikofer, 2001; Arsuaga [et al.], 2002; Caramelli [et al.], 2003; Serre [et al.], 2004).

Согласно другой гипотезе, наоборот, важную роль в замещении сыграл генетический фактор: кроманьонцы смешались с неандертальцами и поглотили их. Такой вывод согласуется с данными ряда авторов, обнаруживших в геноме современных людей признаки, которые могли прийти от неандертальцев (Lahr and Foley, 1998; Plagnol and Wall, 2006; Foley and Lahr, 2007; Trinkaus, 2007 a, b; Hawks [et al.], 2008). В этом отношении большой интерес представляет ген микроцефалии, который появился у современного человека около 37 тыс. лет тому назад и распространился во многих популяциях. Предполагается, что пришел этот ген от архаичного носителя, предположительно неандертальца (Evans [et al.], 2006 b; Torroni [et al.], 2006).

Проверка этой гипотезы скоро станет возможной. В настоящее время по сохранившимся фрагментам ДНК костной ткани ведется расшифровка генома неандертальцев. Уже можно сказать, что различие геномов современных людей и неандертальцев по составу нуклеотидов лежит в пределах 0,5%, в то время как различие каждого из них с геномом шимпанзе составляет 1,2% (Cheng Z. [et al.], 2005; Green [et al.], 2006; Noonan [et al.], 2006; Kehrer–Sawatzki H. and Cooper D. N., 2007). В данном случае интерес представляет вопрос: будет ли среди генов неандертальцев выявлен ген микроцефалина? Если это произойдет, то гипотеза приобретения этого гена современным человеком от неандертальца станет практически доказанным фактом. Если смешивание генетических признаков было возможно, то замещение происходило, по крайней мере, частично, путем ассимиляции.

Рассмотренная здесь во многом драматическая история замещения неандертальцев современными людьми в Европе отличается от других подобных историй, происходивших в разных регионах Евразии, куда ступала нога современного человека, только большим числом известных деталей. Однако в последнее время ситуация меняется. В самых разных регионах (от Китая до Северной Африки) делаются все новые находки, подтверждающие вклад местных архантропов в генетику формировавшихся там рас современного человека. Обнаружены черепа, принадлежавшие людям современного типа, которые несут также определенные признаки, свойственные архантропам (Stringer, 2002). После повсеместного исчезновения архаичных людей часть этих признаков сгладилась, но другие, особенно те, которые оказались полезными, должны были сохраниться в генетическом пуле человечества, как это имеет место с геном микроцефалина, предположительно перенятым от неандертальцев. Благодаря этим новым данным вклад архантропов в генетику современного человека стал рассматриваться как заметный (Satta and Takahata, 2002) и даже чуть ли не как определяющий (Eswaran [et al.], 2005).

В связи с этими новыми веяниями напрашивается вопрос: насколько правомерно считать Homo sapiens и других представителей Ното, по меньшей мере начиная с Homo erectus, разными видами, если они сохраняли способность к продуктивному скрещиванию? Логично полагать эту часть Ното единым видом, за которым можно было бы закрепить название «человек разумный» (Homo sapiens). Все его разновидности сохранили бы наименования, обозначенные на рис.8, и только человека современного типа следовало бы переименовать, например, в Homo sapiens sapiens, как это уже делают некоторые авторы.

Такой подход кажется тем более логичным, что по некоторым оценкам формирование вида — весьма длительный процесс, требующий не менее 2 миллионов лет (Curnoe and Thorne, 2003), и просто не было достаточно времени для образования разных видов. Естественно, решать этот вопрос будут специалисты по генетике популяций. Имея в виду эти соображения, мы сохраним в дальнейшем за современным человеком наиболее часто используемое наименование Homo sapiens.

Естественно, возникает вопрос: как и когда современное человечество разделилось на расы, если оно первоначально образовалось в определенном регионе Африки как единая популяция? Одним из важных факторов в процессе дивергенции популяций с образованием народов и рас рассматриваются ситуации, именуемые «горлышком бутылки» (bottleneck), которые сводят популяцию к минимуму. Вследствие этого при последующем восстановлении численности популяция оказывается генетически более однородной, чем была ранее. Об одной такой ситуации, поставившей человечество на грань исчезновения, упоминалось выше. Выйдя из этого кризиса, человечество как потомство одного клана существенно повысило свою генетическую однородность. Следует полагать также, что вышедшие из Африки в район Ближнего Востока 80–60 тыс. лет тому назад люди принадлежали близким кланам, что также определяло их высокое анатомическое сходство.

Дивергенция началась позже, когда люди разбились на группы, направившиеся в разные стороны, в том числе в удаленные и труднодоступные места Европы и Азии, а также в Австралию. Связи между ними если и существовали, то были сведены к минимуму.

Длительной изоляции способствовали природные катаклизмы, периодически ввергавшие ту или иную популяцию в ситуацию «горлышка бутылки» (Ambrose, 1998; Bjorklund, 2003; Ramakrishnan [et al.], 2005). К числу таких катаклизмов относят самый мощный известный современной науке взрыв вулкана Тобо на Суматре, который произошел в период первоначального расселения людей. Выброшенный в стратосферу материал образовал сферический слой, который закрыл Солнце и вызвал сильное похолодание. Полагают, что это похолодание повлекло наступление ледникового периода, длившегося тысячелетия (Ambrose, 1998). В условиях повышенной обособленности и значительного снижения численности из–за суровости условий вновь появлявшиеся мутации быстро охватывали всю популяцию, но из–за ее изолированности не распространялись за ее пределы. Постепенно между изолированными популяциями накапливались различия в анатомическом строении, в цвете кожи, волос.

Обособленность как одно из условий дивергенции популяций не всегда следует понимать как территориальную разобщенность.

В Африке сформировались и сохраняются множество проживающих бок о бок народностей. Достаточно упомянуть таких соседей, как маленькие пигмеи и очень крупные банту. Их дивергенция началась 60 тыс. лет тому назад, и близость проживания ей не помешала. Даже в наше просвещенное время почти непреодолимым препятствием для контактов могут быть племенные, кастовые или религиозные отличия.

Процесс образования ныне существующих рас и народов не сводится исключительно к изоляции и дивергенции. Весьма существенный генетический вклад, как уже говорилось выше, могли вносить местные архантропы. Разнообразие в наборы признаков вносили встречные переселения. Так происходила обратная миграция людей в Африку (Corte–RealН. В., 1996; Olivieri, [et al.], 2007; Gonzalez [et al.], 2007). Поэтому неудивительно, что у некоторых африканцев обнаруживают черты европейцев или монголоидов. На Алтае и в Сибири встретились два людских потока — из Китая–Монголии и со стороны Кавказа (Derenko [et al.], 2000; Деренко [и др.], 2001). Признаки кавказской линии обнаруживают сейчас у американских индейцев (Brown [et al.], 1998).

7.2.2. Мультирегиональная гипотеза формирования Homo sapiens

Хотя автору представляется предпочтительной представленная выше концепция формирования Н. sapiens в Африке и народообразующего выхода людей современного типа из Африки 80–60 тыс. лет тому назад, необходимо отметить, что этой концепции придерживаются не все исследователи.

На местности Диринг–Юрях вблизи Якутска были найдены каменные орудия, которые по датировкам обнаруживших их исследователей были изготовлены 3,5–1,7 миллионов лет тому назад (Мочанов, 1992; Мочанов и Федосеева, 2002). Если принять эти датировки и вспомнить, что подобным изделиям, обнаруженным в Африке, приписывают возраст не более 2,2–2 миллионов лет, то окажется, что Сибирь была параллельным, а возможно, и первичным центром формирования человечества. Согласно другим оценкам, возраст тех же изделий около 260 тыс. лет (Waters [et al.], 1997). Такая датировка, хоть далеко не столь сенсационная, представляет значительный интерес, т. к. позволяет оценить время заселения Н. erectus Приарктической Сибири. Обнаружение костных останков людей, изготовивших обнаруженные в Диринге орудия, позволит решить многие накопившиеся вопросы. Следует отметить, что выдвигались также идеи первоначального появления человека в Китае (Tiemei С. [et al.], 1994; Shen [et al.], 2002) или в регионе Индонезии–Австралии (см. Adcock [et al.], 2001). Однако их не поддержало большинство исследователей (Rightmire, 1998; Kidder and Durband 2004; Liu [et al.], 2005).

Как реальная альтернатива гипотезе распространения людей современного типа исключительно из Африки значительное распространение получила гипотеза мультирегионального формирования современного человечества. В этой гипотезе ключевая роль принадлежит Н. erectus (человеку прямоходящему), появившемуся в Африке на 2 миллиона лет раньше Н. sapiens. Его первоначальное появление именно в Африке от африканских же предшественников подтверждено многочисленными находками. Эти находки позволили построить чисто Африканское генеалогическое дерево Н. erectus на 5 миллионов лет в глубь веков (см. п. 7.1; рис.7).

Выйдя из Африки 1,8–1,7 миллионов лет тому назад, Н. erectuspac- пространился по всему миру (кроме Америки). Его присутствие на Кавказе датировано 1,7 миллионами лет (Vekua [et al.], 2002; Rightmire [et al.], 2006), в Европе — 1,7–1,3 миллионами лет (Arzarello [et al.], 2007), в Индонезии —1,7 миллионами лет (Swisher [et al.], 1994), в Восточной Азии (Китай) — не менее 800 миллионами лет (Shen G. [et al.] 2001; Zhu [et al.], 2004). Существенно позже, около 500 тыс. лет тому назад, Н. erectus появился на Юге Сибири и на Алтае (Деревянко, 1997).

Не сразу было признано, что Яванский питекантроп и Китайский синантроп принадлежат этому виду. Однако исследования последних лет доказывают, что эти архантропы представляли региональные разновидности Н. erectus (Leigh, 1992; Yamei [et al.], 2000; Gibbons, 2000; Anton, 2002; Dennell and Roebroeks, 2005; Terhune [et al.], 2007). Согласно концепции мультирегионального происхождения современного человека, эти разновидности (в том числе остававшиеся в Африке) дали независимо друг от друга и практически синхронно ростки, которые в своем практически независимом развитии остались близки друг другу и не вышли за пределы единого вида, получившего наименование, присвоенное африканской ветви — Н. sapiens (Kramer, 1991; Treisman, 1995; Kramer, 1991). Исходные различия, унаследованные Н. sapiens от региональных разновидностей Н. erectus и усиленные в ходе дальнейшей эволюции, привели к делению современного человечества на расы. Именно присутствие указанных исходных различий у представителей разных рас (т. е. у «региональных» Н. sapiens) приводится как аргумент в пользу мультирегиональной гипотезы (Durband, 2007).

Обе главные гипотезы монорегионального (Африканского) и мультирегионального происхождения человека современного типа допускают его смешение с региональными архантропами, что затрудняет выбор между этими гипотезами на основании только исследования костных останков.

Как отмечалось выше (см. пп. 7.2.1), данные мутационного анализа ДНК современных людей склоняют чашу весов в пользу монорегиональной гипотезы. Однако анализ ДНК, добытой из костных останков древних людей современного типа, может внести важные уточнения. В этом убеждают результаты исследования костных останков людей современного типа, живших в Австралии около 60 тыс. лет тому назад (Adcock [et al.], 2001). Из останков десяти индивидуумов удалось добыть фрагменты митохондриальной ДНК. Анализ нуклеотидных последовательностей показал, что эти люди принадлежали линии, которая обособилась еще до появления в Африке линии живущих ныне людей.

Такой результат не обязательно интерпретировать в рамках мультирегиональной гипотезы. Он может означать, что, кроме выхода из Африки потомков «научных» Адама и Евы, который в монорегиональной гипотезе рассматривался как единственный народообразующий (см. пп. 7.2.1), имел место неучтенный выход также из Африки группы людей, происходивших из другого клана. Именно эти люди первоначально заселили Австралию. Впоследствии они вымерли или, что более вероятно, были замещены последовавшими волнами переселенцев, принадлежавших уже линии ныне живущих людей. Новые и сделанные ранее находки как в самой Австралии, так и на пути к ней, для которых окажется возможным анализ ДНК, позволят определиться в этом интересном вопросе (Relethford, 2001). При этом особое внимание должно быть уделено возможному засорению добытой ДНК чужеродным материалом и связанными с этим ошибкам (Cooper [et al.], 2001; Holden, 2001; Willerslev and Cooper, 2005; Donoghue and Spigelman, 2006).

Изложенная в этой главе история зарождения и развития разумной жизни на Земле подтверждает уникальность и в ряде элементов случайность этого явления.

Все имеющиеся сейчас данные указывают на образование около 7 миллионов лет тому назад единственной ветви прямоходящих гоминид, все побеги которой за последующие 5 миллионов лет вымерли, и только один успел дать росток — род Ното, принципиально отличающийся от всего остального мира животных способностью мыслить и творить. Но и тут все висело на волоске. За 2 миллиона лет существования род Ното дал не менее семи побегов, и только один из них, самый последний, Homo sapiens (или Homo sapiens sapiens), претерпев угрожавшие его существованию суровые кризисы (bottlenecks), все же уцелел. В других случаях род, у которого сохранился только один побег, считался бы угасающим, но Homo sapiens, распространившись по всему миру и создав цивилизацию, уже обезопасил себя от природных аномалий и эпидемий, которые угрожали ему ранее.

Это уникальный случай. Достаточно сказать, что на Земле присутствует много видов обезьян, которые существуют десятки миллионов лет. Вместе с тем, трудно представить существование в наше время разных видов людей. Ведь даже в пределах единственного сохранившегося вида Homo sapiens проявляются весьма острые расовые и религиозные противоречия, часто приводящие к кровопролитным войнам.

Итак, имеет место редкая ситуация: возникшие около семи миллионов лет назад прямоходящие гоминиды, эволюционировавшие как предшественники современного человека, дали также значительное число других ветвей. Однако все эти «боковые» ветви исчезли, и ближайшими нашими родственниками из ныне присутствующих на Земле оказались шимпанзе. Естественно задаться вопросом: каковы дальнейшие перспективы человечества? Не получится ли так, что и последний побег Ното исчезнет с лица Земли, а самыми продвинутыми интеллектуально вновь окажутся обезьяны?

Глава 8ЭВОЛЮЦИЯ ЭТНОСОВ

Все Человечество едино Надпись, опоясывающая шар, на памятнике старому профессору; 1927 г.

8.1 Ранние этносы и формирование рас

Анализ мутаций, накопившихся к настоящему времени в митохондриальной ДНК (передается в поколениях по женской линии) и в ДНК мужской Y-хромосомы у жителей разных регионов планеты показал, что около 150 тыс. лет тому назад в популяции Homo sapiens случился кризис (возможно, эпидемия), когда выжили считанные кланы. Один из них дал начало всему существующему ныне человечеству (см. пп. 7.2.1). Генетический анализ позволяет проследить распространение быстро разраставшейся популяции, которую можно считать базовым этносом, из области на востоке Африки по всему материку (Soares [et al.], 2012).

Еще недавно многие исследователи полагали, что выход группы людей (Homo sapiens) из Африки на Аравийский полуостров, приведший к расселению этого подвида на всех континентах, состоялся около 70 тыс. лет тому назад. Однако опубликованные недавно данные археологических исследований в пещерах на юге Аравии и на Ближнем Востоке свидетельствуют о значительно более раннем появлении там людей современного типа (Petraglia [et al.], 2010; Armitage [et al.], 2011; Hershkovitz [et al.], 2011; Fernandes [et al.], 2012; Soares [et al.], 2012). Согласно рассматриваемой версии, 100–120 тыс. лет тому назад небольшая группа этнически близких людей оказалась за пределами Африки на Аравийском полуострове. Возможно, люди перешли туда с территории нынешней Эфиопии посуху благодаря временному понижению уровня Мирового океана и, конкретно, Красного моря. Не исключен и другой маршрут — по побережью Средиземного моря через Синай на Ближний Восток (Frumkin [et al.], 2011).

Ранее считалось, что вышедшие из Африки люди принадлежали негроидной расе. Однако изучение отличительных признаков минимально изменившихся с тех пор австралоидов (аборигены Индостана, Океании, Австралии, Курильских и Японских островов) обнаружило их сходство с бушменами, ныне обитающими в Восточной и Южной Африке, которых относят к древнейшей койсаноидной расе. По ряду признаков, в том числе, более светлой (по сравнению с негроидами) с желтоватым оттенком коже, выступающим скулам, разрезу век они напоминают современных монголоидов.

Установление времени и места возникновения определенных мутаций в геноме человека еще раз подтверждает, что тогда был единственный «результативный» выход людей (Homo sapiens) из Африки, т. к. потомки именно этих людей образуют современное человечество (см. пп. 7.2.1, рис.9). Однако ранее были результативные выходы из Африки других (архаичных) Ното (см. пп. 7.1.1, рис.8, В), потомство которых закрепилось во многих регионах Старого света. Появившийся в Африке 2 миллиона лет тому назад Homo erectus (Swisher [et al.], 1996) через 250 тыс. лет уже обитал на Кавказе. Затем люди Homo erectus распространились в Азии: на Яве они обитали 1,6 миллиона лет тому назад и в Восточной Азии (Китай) — 1,3 миллиона лет тому назад (Shen [et al.], 2009).

Останки Homo erectus возрастом менее 1 миллион лет долго не обнаруживались. Сенсационными показались данные об обнаружении на острове Ява (Океания) останков Homo erectus, возраст которых был определен в 40–50 тыс. лет (Swisher [et al.], 1996; Yokoyama [et al.], 2008). По этим данным, Homo erectus могли пересекаться c Homo sapiens. Однако впоследствии Swisher и сотрудники (Indriati and Swisher, 2011) пересмотрели свои результаты в сторону существенного увеличения возраста останков яванских Homo erectus (около 500 тыс. лет). В таком случае люди современного типа (Homo sapiens), заселявшие Океанию 50 тыс. лет тому назад вряд ли встретились там с еще живыми Homo erectus.

Представители ветви Homo heidelbergis (Гейдельбергский человек), возникшей в Африке около 900 тыс. лет тому назад, проникли в Европу (скорее всего, на Пиренейский полуостров) не менее 600 тыс. лет тому назад. Здесь около 300 тыс. лет тому назад они дали ветвь неандертальцев, распространившуюся не только в Европе, но и в Азии (Алтай, Сибирь, Ближний и Средний Восток).

Недавно было установлено, что в Азии существовала еще одна ветвь Гейдельбергского человека — денисовцы, получившие это имя по названию Денисовской пещеры на Алтае, где Новосибирские исследователи нашли их костные остатки: зуб и фаланги пальцев. Этого хватило для определения митохондриального и ядерного геномов (Krause J. [et al.], 2010). Денисовцы наиболее близки неандертальцам и, по–видимому, являются более ранним ответвлением (600 тыс. лет тому назад) от общей для них линии Гейдельбергского человека. Обнаружение денисовцев свидетельствует о проникновении Гейдельбергского человека не только в Европу, но и в Азию. На это указывают также данные археологии (Вае, 2010). К моменту выхода людей (Ното sapiens) из Африки эти «другие» люди (архантропы неандертальцы и денисовцы) освоили большинство регионов Старого света, заняв пригодные для жилья пещеры и подходящие для собирательства и охоты угодья. Новым пришельцам места там уже не осталось.

Зададимся вопросом, как вышедшей из Африки небольшой группе людей (Homo sapiens) удалось избежать гибели при первых же контактах с враждебно настроенными местными обитателями, принадлежавшими другим разновидностям людей, ранее распространившимися в Евразии. Кажется правдоподобным простое объяснение, смысл которого в том, что тогда Аравия не была заселена из–за неблагоприятных климатических условий в предшествовавший период. К моменту же прибытия людей (Homo sapiens) климат изменился в лучшую сторону (стал более влажным; см. Armitage [et al.], 2011; Frumkin [et al.], 2011), что позволило пришельцам закрепиться на плацдарме вне Африки. Это событие имело ключевое значение для будущего человечества. Действительно, если бы Аравия уже была заселена другими людьми, то судьба вышедших из Африки немногочисленных чужаков Ното sapiens была бы печальна. С другой стороны, неандертальцы, уже обжившие тогда многие регионы, в том числе Европу, получили бы возможность беспрепятственного развития, и весьма вероятно, что нынешний мир был бы их миром.

Однако, оказавшись первыми в ставшей комфортной для жизни Аравии, люди (Homo sapiens) сумели закрепиться там несмотря на давление с флангов. Археологи приводят доказательства противостояния Ното sapiens и неандертальцев на границе Ближнего Востока и Малой Азии (Левант). Там обнаружены следы обитания Homo sapiens, на которые накладываются следы более позднего пребывания неандертальцев, вторгавшихся с севера (Frumkin [et al.], 2011). Интервал времени (70–75 тыс. лет тому назад), когда люди (Homo sapiens) стали распространяться за пределы Аравийского полуострова, определяется достаточно точно по датировкам появления их в различных регионах. По некоторым данным, следы людей, отправившихся на Восток, обнаруживаются в Южной Индии непосредственно под слоем пепла, выброшенного в атмосферу при извержении вулкана Тобо на Суматре около 74 тыс. лет тому назад (Patnaik and Chauhan, 2009; Storey [et al.], 2012). Следовательно, распространение людей — Homo sapiens на Восток началось еще до этого события. Конкретно, это могло произойти около 75 тыс. лет тому назад.

Очевидно, что выход людей (Homo sapiens) за пределы освоенного региона означал военный поход против «других» с жестокой борьбой за среду обитания и, вообще, за жизнь. На такой поход мог решиться только достаточно многочисленный и уверовавший в себя этнос, формирование которого на базе небольшой группы людей могло занять тысячелетия, а, возможно, десятки тысяч лет, если справедливы данные о раннем выходе людей — Homo sapiens из Африки (более 100 тыс. лет тому назад). Для определения времени пребывания вышедших из Африки людей в пределах Аравии помимо археологических данных окажется полезным также определение мутаций, накопленных в геноме за этот период. Очевидно, это те мутации, которые являются общими для всех вне африканских народов. Такая работа ведется (Fernandes [et al.], 2012).

Люди отправились на Восток — в Индию, Китай, Океанию, Австралию и на Север — через Малую Азию в Европу и Сибирь. Этим продвижением была инициирована т. н. «первая всемирная война», продолжавшаяся 40 тыс. лет и охватившая практически весь Старый свет. В результате этой экспансии на Земле исчезли все существовавшие ранее разновидности Ното кроме одной — Homo sapiens.

Косвенно представление о жестком противостоянии подтверждается тем обстоятельством, что в далекой и труднодоступной Австралии люди (Homo sapiens) появились на 10 тыс. лет раньше, чем в Европе, куда их не пускали неандертальцы.

По мнению некоторых авторов, развязка была ускорена резким ухудшением климата (похолоданием) и отравлением атмосферы вследствие грандиозного выброса пепла, соединений серы и других вредных веществ при взрыве вулкана Тобо (Rampino and Self, 1993). Следует полагать, что люди (Homo sapiens) проявили больше способностей в преодолении внезапно возникающих трудностей, в том числе, ухудшения окружающей среды, чем архаичные Ното. Относительно быстрое продвижение Homo sapiens в максимально удаленные от места извержения регионы (Сибирь, Австралия, Европа) также можно объяснить стремлением выйти за пределы зоны бедствия. В Европе и Австралии Ното sapiens появились почти одновременно — около 50 тыс. лет тому назад.

Считается, что Homo sapiens остались в одиночестве около 30 тыс. лет тому назад. До этого на Земле в течение сотен тысяч лет сосуществовали не менее четырех подвидов Ното. Их сравнительно быстрое исчезновение, совпадает по времени с периодом распространения Ното sapiens. Мы приходим к печальному выводу, что по нетерпимости и жестокости наши прямые предки превзошли своих ранее появившихся на Земле родственников.

Вместе с тем, в описании первоначального распространения Ното sapiens и формирования этнического разнообразия, необходимо отметить находки и исследования последних лет, позволившие утверждать, что исчезновение «других» не было бесследным. Очевидно, что помимо враждебных были и иные контакты, причем «гибридное» потомство оказалось, по крайней мере, в некоторых случаях полноценным. Проведенное недавно определение полной нуклеотидной последовательности геномов неандертальцев (Green [et al.], 2010; Skoglund andjakobsson, 2011) и денисовцев (Krause [et al.], 2010; Reich [et al.], 2010,2011; Mendez [et al.], 2012; Meyer [et al.], 2012; Stoneking and Krause, 2011) показало, что у современных жителей Евразии генетические компоненты, унаследованные от неандертальцев составляют 1–5% генома, а у жителей Юго–Восточной Азии (Океания) присутствует еще и генетический материал денисовцев (также до 5% генома). У коренных жителей Африки (южнее Сахары) генетического материала неандертальцев и денисовцев нет, что подтверждает существование этих двух разновидностей Ното исключительно вне Африки. Однако и оставшиеся на этом континенте люди (Homo sapiens) не избежали включений генетического материала пока не установленных архаиков (Hammer [et al.], 2011; Reich [et al.], 2011; Skoglund and Jakobsson, 2011; Meyer M. [et al.], 2012).

Отметим следующее обстоятельство. Одни и те же генетические локусы неандертальцев присутствуют в геноме жителей Европы и Азии. Из этого может быть сделан вывод о сохранении у современного человечества именно тех генетических локусов неандертальцев, которые были переданы в тот период, когда все человечество еще оставалось в пределах Аравийского полуострова и представляло собою единый этнос. Мы уже отмечали выше, что контакты с неандертальцами в тот период действительно имели место. Встает очевидный вопрос: почему, скажем, у европейцев не сохранились характерные только для них более поздние включения, обязанные контактам пришедших в Европу около 45 тыс. лет тому назад люди (Homo sapiens) с уже обитавшими там неандертальцами? Обе разновидности людей существовали в Европе бок о бок не менее 15 тыс. лет (до исчезновения неандертальцев). Возможно тривиальное объяснение (уже упоминавшееся в пп. 7.2.1): в отличие от ранних встреч на Ближнем Востоке, европейские кроманьонцы и неандертальцы интересовали друг друга только в качестве пищи. Действительно, археологи предоставили свидетельства, что каннибализм не был чужд и тем и другим (Defleur [et al.], 1999; Fernandez–Jalvo [et al.], 1999).

Более вероятным объяснением отсутствия у современных людей, происходящих из разных регионов, включений генетического материала местных неандертальцев могло быть исчерпание полезных (позитивных) включений уже при ранних контактах на Аравийском полуострове. В ходе естественного отбора, действовавшего тогда у Ното sapiens, неандертальские локусы, давшие преимущества, достаточно быстро вытеснили соответствующие резидентские аллели. Другие же приобретавшиеся в разное время неандертальские локусы, менее эффективные, чем резидентные аналоги, «вымывались» из генома Homo sapiens и до нашего времени не сохранились. Здесь следует сделать небольшое отступление. Существует мнение, что неандертальцы по интеллекту не уступали, а возможно, превосходили современного человека. И, если бы они продолжили существование, то, как мы уже упоминали, тоже могли бы создать свою цивилизацию. Однако ко времени исчезновения неандертальцы просуществовали не менее 300 тыс. лет, т. е. существенно дольше, чем существует современное человечество. Однако к концу этого срока неандертальцы продолжали жить в пещерах, а современные люди за меньшее время создали великую цивилизацию.

Генетические локусы денисовцев, присутствуют в геноме жителей Океании и Австралии, но не Европы. Очевидно, эти включения происходили не ранее 50 тыс. лет тому назад, когда люди (Homo sapiens) пришли в те края, на фоне вклада, уже сделанного неандертальцами.

Внедрения генетических локусов архантропов в геном Homo sapiens явились самым ранним весомым вкладом в формирование Евроазиатских этносов. Впоследствии, когда архантропов уже не было, и люди достигли самых отдаленных областей Земного шара, отдельные кланы (группы) оказались разделены громадными расстояниями. Представляется, что психологически люди тогда еще были близки миру зверей, для которого характерна охрана собственной территории, но не захват чужих владений, если есть свои. А со своими, учитывая крайне низкую численность населения в Евразии (менее 1 миллион человек), проблем не было. Если перефразировать известное высказывание, каждый клан мог взять себе столько свободной территории, сколько смог бы освоить, а фактически значительно больше. Поэтому логично полагать, что в течение десятков тысячелетий этносы (народы) формировались из удаленных друг от друга групп людей. За длительный период в изолированных популяциях накапливались только им присущие наборы мутаций.

Напомним, что мутации делятся на вредные, полезные и нейтральные. Вредные мутации быстро (доминантные) или через значительное число поколений (рецессивные) вымываются из популяции и потому не могут служить носителями стабильных признаков, характеризующих данный этнос. Полезные мутации (редкие в уже оптимизированной системе, какой является человек) и нейтральные мутации, не затрагивающие жизненно важные физиологические процессы (таких мутаций большинство), из популяции не исчезают. Нам важно среди нейтральных мутаций выделить такие (назовем их квазинейтральными), которые проявляются во внешних признаках, имеющих часто приспособительный характер. К ним относятся цвет кожи (пигментация), разрез век, форма носа, губ, скул, цвет и структура волос, цвет глаз и т. д. Постепенно эти мутации распространялись по всему ареалу обитания данной популяции людей. Так формировались новые «базовые» расы: монголоидная (желтая) и европеоидная (белая).

Монголоидная раса формировалась на территориях нынешней Монголии и Северного Китая. Тенденции во внешнем облике, проявившиеся у бушменов, были усилены, и те же признаки стали «визитной карточкой» монголоидной расы: желтоватый цвет кожи, черные, как правило, прямые жесткие волосы, узкий разрез век, скуластое плоское лицо. После того, как популяция разрослась (ориентировочно, около 20 тыс. лет тому назад), началось естественное почкование. Продвигаясь на Север, люди монголоидной расы заселили всю Сибирь, включая Крайний Север, а также Северное Зауралье (ненцы). На Западе монголоиды освоили Заволжскую степь (калмыки). Монголоиды заселили также всю Юго–Восточную Азию, вытеснив изначально расселившихся в прибрежных областях австралоидов. Заняв необозримые пространства, кланы монголоидов уже не были полностью изолированы. Так возникали современные взаимопроникающие этносы.

Европеоидная (белая) раса формировалась, в первую очередь, в Европе. Этот процесс начался 45–40 тыс. лет тому назад. Пришедшие тогда в Европу люди, названные кроманьонцами, имели, судя по найденным черепам, те же унаследованные от бушменов задатки монголоидное ™, что и люди, отправившиеся из Аравии в Индостан и в Восточную Азию. Однако в Европе формирование расы пошло по иному пути. В результате, монголоидные признаки были утрачены. Европеоидная раса формировалась в форме двух ветвей: Северной и Средиземноморской. Обе ветви несут общие признаки, позволяющие легко отличать европеоидов от представителей других рас: белую кожу, широко распахивающиеся веки, не выступающие скулы, узкий выступающий нос. Наряду с общими признаками обе ветви белой расы накопили и индивидуальные признаки. Для Северной ветви — это светлые мягкие волосы, светлый (серый, голубой) окрас глаз. Для современной Средиземноморской ветви белой расы более характерны темный окрас волос и глаз.

8.2 Исход европеоидов (кроманьонцев) из Европы при наступлении ледникового периода — этап в формировании современных этносов

Большую роль в широком распространении европеоидов, а также в обретении ими нескольких базовых языков сыграл последний ледниковый период (21–17 тыс. лет тому назад). Спасаясь от наступавших ледников, европеоидов откочевывали в Северную Африку, благо Средиземное море замерзало, по крайней мере, зимой. Тогда же группы европеоидов отправлялись на Восток, Юго–Восток и Юг (Северная Африка).

Первый маршрут продвижения европеоидов на Восток повторил путь, проделанный ранее неандертальцами: через степи севернее Черного и Каспийского морей и далее через Южный Урал на Алтай и в Южную Сибирь (Krause [et al.], 2007 а) Там произошла встреча европеоидов с монголоидами. Считается, что именно отсюда стартовали люди, направившиеся в Северо–Восточную Сибирь и далее в Америку.

Большинство исследователей полагают, что этот переход людей из Сибири в Америку произошел менее 30 тыс. лет тому назад (Goebel [et al.], 2008). Конкретно называют период 18–17 тыс. лет тому назад, когда завершался последний ледниковый период. Тогда льды уже отступили, но уровень Мирового океана оставался пониженным, и в участке Берингова пролива оба материка были соединены перешейком. Переход мог быть совершен также в зимнее время по льду. Попавшие тогда в Америку люди дали начало Американской (красной) субрасе «индейцев», которая является ответвлением монголоидов с некоторыми признаками европеоидов, например, для них характерен более широкий разрез век, вытянутый нос, специфичные для европеоидов детали в формуле крови, присутствие «европейского» гаплотипа (характерной совокупности аллелей) митохондриальной ДНК (Brown [et al.], 1998). Новую информацию о заселении Америки даст анализ геномной ДНК древних американцев (Raff [et al.], 2011).

Этот сформировавшийся из пришельцев коренной для Америки народ (индейцы) распространился на юг до Патагонии. Возможно, что самый север Америки остался незаселенным. Эта ниша была заполнена эскимосами — молодым монголоидным этносом, сформировавшимся на крайнем северо–востоке Сибири около 5000 лет тому назад.

Существенные коррективы могут внести недавние палеонтологические находки в Центральной и Южной Америке Они позволили предположить, что еще до монголоидов в Америку тем же путем пришли австралоиды. Последнее утверждение подтверждается присутствием в геноме коренного народа Камчатки ительменов генных мутаций, характерных для австралоидов. Очевидно, 20 тыс. лет тому назад или еще раньше они добрались до Камчатки, а оттуда и до Америки не далеко. Отметим, однако, что некоторые исследователи допускают возможность прибытия австралоидов в Южную Америку морским путем из Полинезии.

Естественно, не все отправившиеся из Европы на Восток люди дошли до Сибири. Ветвь европеоидов, заселившая громадные степные пространства от Приволжья до Алтая, явилась, по мнению многих авторов, создателем пратюркского языка. Интересно, что в языке шумеров, создавших письменность (клинопись) около 6000 лет тому назад, некоторые авторы усматривают присутствие элементов, характерных для тюркских языков. Высказывались предположения, что шумеры пришли в Междуречье Тигра и Евфрата с Севера, где прототюркский язык уже сформировался. Однако нельзя исключить и обратное, а именно, что элементы языка шумеров явились компонентами формировавшегося тогда пратюркского языка. Этот вопрос остается открытым.

В соседнем регионе (Приуралье) формировались финно–угорские этносы. Финны, эстонцы и венгры — потомки людей, некогда мигрировавших из этого региона на Запад.

Второй Восточный маршрут пролегал через Балканы в Переднюю Азию. Выходцы из Европы достигли Индостана. Для европейцев и других жителей Земли, говорящих на европейских языках, эта диаспора представляет наибольший интерес, т. к. именно там, в Передней Азии, зародился и получил развитие праиндоевропейский язык, который стал основой большинства современных европейских языков, распространившихся по всей планете.

В третьем ареале расселения спасавшихся от наступления льдов европеоидов — Северной Африке — формировались семитские языки.

С достаточной достоверностью формирование этноса, его взаимодействие, развитие или, наоборот, исчезновение (ассимиляция) могут быть исследованы лишь с момента, когда язык этого этноса обрел письменность.

Шумеры, 6000 лет тому назад прибывшие в Переднюю Азию невесть откуда (по некоторым предположениям — с Севера, с территории нынешнего Таджикистана) и поселившиеся в нижнем Междуречье Тигра и Евфрата, опередили другие народы в создании письменности. Около 5500 лет тому назад они изобрели клинопись. Знаки, представлявшие собою комбинации черточек (клиньев), обозначавшие обычно слоги слов, выдавливались заостренной палочкой на пластинках необожженной глины. Параллельно в Египте возникла и совершенствовалась иероглифическая письменность. Однако именно изобретенная шумерами клинопись была перенята соседними народами.

Древнейшим письменным индоевропейским языком стал язык хеттов, государство которых располагалось в Малой Азии на территории современной Турции (Анатолия). Это было установлено в XIX веке, когда удалось расшифровать клинописные тексты четырехтысячелетней давности.

Клинопись использовалась народами Передней Азии более двух тысячелетий. Около трех тысяч лет тому назад обитавшие в том же регионе (в Палестине) финикийцы, говорившие на одном из семитских языков, заменили по–слоговую вертикальную клинопись на буквенный алфавит (каждая буква отображает определенный звук) и линейную запись слов и фраз (направление записи справа налево).

В Европе первыми переняли финикийскую азбуку древние греки. Их предки индоевропейцы заселили Балканский полуостров и острова в Восточном Средиземноморье около 3500 лет тому назад. Греками на основе финикийского алфавита (точнее, его позднейшей версии — арамейского алфавита) был создан собственный алфавит, а также изменено направление письма. У греков алфавит переняли этруски, обитавшие на Апеннинском полуострове. Именно этрусский вариант алфавита стал основой весьма распространенного латинского алфавита. На основе греческого алфавита был создан старославянский алфавит (кириллица), на котором базируется современный русский алфавит.

С появлением письменности в регионе от Западной Индии до Черного моря как главные события, так и детали быта стали фиксироваться, в частности, на долговечных глиняных пластинках, которые во множестве обнаруживаются при археологических раскопках. Благодаря этому дела тех далеких лет доходят до нас в описаниях как современников, так и прямых участников. Благодаря этому удалось достоверно воссоздать картину появления на Земле первых государств и формирования древнейших этносов, некоторые из которых сохранились до наших дней.

Согласно древнейшим записям, носители праиндоевропейского языка расположились слоем, протянувшимся от Малой Азии (государство хеттов) через Армянское и Иранское нагорья, Северную Мессапотамию до Индостана. По некоторым данным в эту зону следует включить Северное Причерноморье. Прибывшие из Северной Африки носители прасемитских языков расположились южнее (Ближний Восток, Южная Аравия, земли в Мессапотамии, примыкающие к стране шумеров).

Взаимодействия (часто в форме военных столкновений) шумеров и расположившихся у их границ семитов — аккадцев и амореев привело к образованию около 4000 лет тому назад империи Вавилонии, которая включила в себя также Ассирию и выходившую к Средиземному морю Сирию.

Основным языком в Вавилонии был аккадский, но и шумерский еще долго использовался как язык межэтнического общения. Древняя Вавилония была первой в истории человечества империей, объединившей под своим управлением многие народы. Древний Вавилон вел войны с государствами индоевропейцев (страна Хеттов, Урарту, Персия), а также с кочевыми племенами касситов. 3700 лет тому назад последние захватили Вавилон. Ситуацией воспользовались ассирийцы, вышедшие из подчинения Вавилону и основавшие собственную империю, которая какое–то время включала Египет как провинцию. По уровню организации она превосходила Древнюю Вавилонию. Ассирия почти непрерывно вела войны с осаждавшими ее со всех сторон государствами и племенами. К войнам добавились внутренние противоречия. Просуществовав тысячу лет, Ассирия как государство исчезла, в частности, из–за давления когда–то покоренного Вавилона. Восстановилось могучее Вавилонское царство, этнически родственное Ассирии и также основанное на рабском труде. Громадная армия нужна была главным образом для бесперебойного снабжения государства рабской рабочей силой. Иногда в рабство угоняли целые народы, о чем свидетельствует Библия. Рабский труд как базовый принцип экономического обеспечения существования государства был воспринят находившейся тогда в стадии становления Грецией, а затем и Римом.

Несмотря на весьма протяженную область соприкосновения, которая сохранялась в течение тысячелетий, и обусловленные этим обстоятельством многочисленные взаимопроникновения, как мирные, так и военные (захваты заселенных земель, угоны пленных), безусловно направлявшие к ассимиляциям, не привели, однако, к объединению языков и даже к существенному воздействию их друг на друга. Это может быть объяснено, в первую очередь, различиями в конструкции и лексике праиндоевропейского и прасемитского языков, возникших и более десяти тысячелетий формировавшихся независимо на не соприкасавшихся территориях. Уже в глубокой древности эти языки доказали самодостаточность и способность развиваться, что позволило им стать основой языков большинства современных европеоидных этносов. Носители праиндоевропейского языка через Малую Азию (Анатолия), занятую государством хеттов, переместились в Европу, распространив свой язык на весь континент.

8.3 Формирование и эволюция этносов в Европе

Принципиальное значение для формирования современных Европейских этносов имела обратная миграция европеоидов, начавшаяся с отступлением льдов и достигшая высокого уровня не менее 8000 лет тому назад после более 10 000 лет пребывания «в эмиграции» в Передней Азии (Малая Азия, включающая Анатолию и Армянское нагорье, Ближний и Средний Восток). За это время люди, оставшиеся в Европе и покинувшие ее, существенно разошлись генетически и как цивилизации. Генетические расхождения были обусловлены накапливанием в регионах разных пулов мутаций.

Соответственно, в отдельных регионах присутствуют группы людей, несущих определенную мутацию (или группу мутаций), происшедшую у их общего предка. Считается, что эти люди принадлежат определенной гаплогруппе.

Важным цивилизационным разворотом в истории Человечества стала «неолитическая революция» — переход от исключительно охоты и собирательства к скотоводству и земледелию (фермерству). Археологические исследования свидетельствуют, что именно означенный выше регион Западной Азии, заселенный мигрантами из Европы и другими народами, вступил в неолит первым около 11000 лет тому назад. Следствием явились переход к оседлости, появление частной собственности, образования, рабовладельческих государств, а также совершенствование языков и, наконец, письменность.

В Европе самые ранние неолитические поселения относят к 7000 лет тому назад. Возник вопрос: был ли переход к неолиту в Европе самостоятельным (внутренним) процессом или он был привнесен извне? Недавние генетические исследования костных останков охотников–собирателей и жителей неолитических поселений (фермеров), сосуществовавших в те времена в Европе, дают ответ на этот вопрос. Оказалось, что значительный процент охотников–собирателей принадлежал гаплогруппе U, имеющей местное (европейское) происхождение, в то время как фермеры с высокой вероятностью по женской линии (митохондриальная ДНК) принадлежали гаплогруппе Н (Haplogroup Н), происходящей по последним данным из Передней Азии (Roostalu [etal.],2007; Fu [et al.], 2012; Brotherton [etal.], 2013).

Археолого–генетические исследования позволяют проследить за продвижением неолита в Европе с Востока на Запад: примерно, 1000 км за 1000 лет. Впоследствии также из Передней Азии распространялись в Европе бронзовый век и праиндоевропейский язык, поглощавший местные языки.

Наглядным примером такого поглощения были события, имевшие место на Апеннинском полуострове 2700 лет тому назад. Ранее там господствовали этруски, имевшие свой язык и успевшие перенять у греков алфавитную письменность. Индоевропейское племя латинов, прибывшее из страны хеттов, первоначально разместилось на территории нынешней Лацио. Вместе с некоторыми другими племенами и беглыми рабами они основали Рим, быстро распространивший власть на весь полуостров. Этруски как этнос исчезли вместе со своим языком, но алфавитное письмо было использовано для записи варианта индоевропейского языка — латыни, ставшей основой группы современных романских языков (итальянский, французский, испанский, румынский), развившихся в регионах, где долго правили римляне.

Естественно, обратная миграция европеоидов из регионов Среднего и Ближнего Востока была не единственным вкладом в формирующиеся европейские этносы. У значительного процента мужского населения Европы в Y-хромосоме присутствуют аллели (признаки), соответствующие гаплогруппе R1, происходящей из Средней Азии. Варианты ее присутствуют у киргизов, узбеков, таджиков.

Вливания в европейские этносы с Востока и Юга происходили во все времена. Появившиеся в Европе около 3000 лет тому назад достаточно сильные рабовладельческие государства (раньше других на территории нынешней Греции, а затем — в Риме), осуществляя необходимые для их существования экспансии, стали свозить на свою территорию в качестве рабов пленных и просто жителей побежденных стран. С другой стороны, в этих странах победители размещали гарнизоны и на захваченных землях селили своих граждан. Эти действия приводили к двоякому результату: расширению генетической палитры (разнообразию наследуемых признаков) внутри этносов и одновременно их генетическому сближению.

Александр Македонский (IV век до нашей эры) во время похода в Индию не только захватывал пленных, но и оставлял в дальних странах на поселение своих военачальников и солдат.

Древний Рим вел войны в Африке (Египет, Карфаген), на Ближнем Востоке, оккупировал Грецию. Повсюду в Европе (вплоть до Британских островов) римляне оставляли гарнизоны, основывали поселения и даже города. Они присутствовали там сотни лет, а рабов и рабынь отправляли в Рим, где их количество было соизмеримо с числом свободных граждан. Известно, что Колизей строили 30 тыс. иудеев, плененных после их поражения в Иудейской войне (70 год н. э.). Многие рабы Рима, даже получив свободу, там и оставались, внося генетический вклад в римский, а следовательно, и в современный итальянский этнос. Впрочем, римский этнос исходно формировался как многокомпонентный. Ко времени основания Рима (VIII век до н. э.) Апеннинский полуостров населяли много больших и малых племен. В итоге, все они стали римлянами. Наибольший вклад внесли этруски и латины, а также беглые рабы. Впоследствии римский этнос вбирал в себя и галлов, и кельтов, и германцев (последних — особенно после того, как они завоевали Рим в V веке н. э.). Этот генетически разноликий этнос по- прежнему идентифицировался как римский народ.

Азиаты приходили в Европу не только как рабы. Достаточно упомянуть поход гуннов под водительством Аттилы (370‑е годы н. э.), набиравшего свое войско за Алтаем. Гунны дошли до Атлантического океана и осаждали Рим.

Нашествие гуннов явилось одним из двигателей Великого переселения народов. Считается, что это событие, оказавшее существенное влияние на генетическое разнообразие современных этносов в Европе, было инициировано в начале III века массовым перемещением населявших Южную Скандинавию германских племен — готов в Северное Причерноморье. Там они разделились на две группы (остготов и вестготов). Вестготы отправились в Западную Европу, проникнув во все ее уголки. Естественно, в это движение включались другие племена и народы. Так, с территории нынешней Польши были вытеснены на юго- запад вандалы, которые прошлись по всей Европе и прославились разграблением Рима в 455 году. Процесс бурного перемешивания этносов несколько успокоился в VII веке. Именно тогда началось формирование европейских государств (этносов), сохранившихся до наших дней.

Через 900 лет Восточная Европа до территории нынешней Венгрии была захвачена монголами. Оккупация продолжалась три столетия. Следующие массированные вторжения вплоть до XX века осуществляли турки. Первоначально тюркские племена обитали в Закаспии.

Завоевав Малую Азию (Анатолию), они основали Османскую империю, под флагом которой и происходили захваты в Европе — от Причерноморья до Адриатики.

Интересным примером формирования современного этноса являются англичане, которых, как мы увидим, не совсем оправданно именуют англосаксами.

Первые люди (Homo sapiens) появились на Британских островах, соединенных тогда перемычкой с материком, около 50 тыс. лет тому назад, т. е. вскоре после их появления в Европе. При наступлении ледникового периода (около 20 тыс. лет тому назад) люди покинули Острова и только через три тысячелетия после отступления льдов вернулись, придя из разных областей Европы. В числе таких переселенцев называют басков. За семь веков до нашей эры на Британские острова проникли кельты, населявшие тогда Западную Европу. В 59 году до нашей эры на Британские острова пришли римляне, задержавшиеся там почти на четыре столетия. Сразу после ухода римлян в IV веке Британские острова были атакованы несколькими германскими племенами — англами, саксами, ютами, которые там закрепились, потеснив кельтов, часть которых переселилась на материк, заселив местность, именуемую Бретань (Франция). В VII веке на Британских островах высадились скандинавские викинги. В1066 году Англия была завоевана норманнами, являвшимися потомками галлов, франков и скандинавов. Их предводитель стал королем Англии. Англосаксов принято считать основным этносом современной Англии. Однако английский популяционный генетик Стивен Оппенгеймер (Oppenheimer, 2006) показал, что англы и саксы внесли весьма незначительный вклад в генный набор британцев. И это можно понять. Во–первых, местное население было значительно более многочисленным. Кроме того, Британские острова завоевывали воины мужчины и, следовательно, «разбавление» генов пришельцев происходило уже в первом поколении. Генетически пришельцы оказались ассимилированы местным этносом (точнее, этносами, если учесть оставшихся римлян и поселения скандинавов). Однако язык англов и саксов закрепился на Британских островах и стал основой современного английского языка. Широкое использование французского языка в период захвата английского престола французами (XI – XII века) расширило лексику английского языка, который сохранился в народе, а затем вернулся и в верхи. В период, когда Британия стала империей и особенно когда империя прекратила существование, в Англию переселились в качестве подданных английской короны сотни тысяч выходцев из Индии, Пакистана, Африки. Это переселение продолжается. Если число «свежих» мигрантов не превысит определенный предел, их ассимиляция на базе английского языка и связанной с ним культуры вполне реально, хотя этот процесс не будет быстрым из–за религиозных и расовых размежеваний.

Формирование народов из этнически разнообразных групп людей весьма наглядно демонстрируется наименованиями некоторых регионов современной Франции: Бургундия — от германского племени Бургундов, Нормандия — место поселения выходцев из Скандинавии (норманнов), в Бретани селились пересекшие Ламанш жители Британских островов. При этом базовыми в формировании французской нации были франки и галлы, при участии их современников и оккупантов — римлян (италиков), а также басков и других мигрантов с Пиринеев.

Славянский этнос формировался в первые века нашей эры на базе племен, обитавших, главным образом, в среднем течении Дуная. Имена некоторых из них (венеды, бастарны) донесли до нас византийские источники. Праславянский язык начал формироваться значительно ранее на базе одного из диалектов праиндоевропейского языка. Лингвисты обнаруживают многочисленные знаки взаимного влияния праславянского языка и также формировавшихся языков смежных этносов: италийцев на юге и в значительно большей степени балтов на севере и северо–востоке.

Обретшие единый язык придунайские племена, имевшие в качестве корней римлян, фракийцев, германцев, балтов, стали распространяться на запад до Адриатики, на юг (Балканы), на восток, где вступили на земли, которые занимали балты и при дальнейшем продвижении встретили финно–угорские и тюркские племена. Позже в течение трехсот лет (XIII – XV века) Восточная Европа (на какое–то время — до нынешней Венгрии) оказалась под монгольским, а затем и татарским (тюркские народы Поволжья) игом. Земли южных славян пять веков до конца XIX века были заняты турками и фактически включены в пределы Османской империи. Эти контакты не могли не оставить след на генетической составляющей южнославянских этносов. Соответственно, внешний облик представителей этих этносов претерпел существенные изменения. Однако все славянские этносы сохранили свой язык, а следовательно, историческую память и культурные традиции, причем, даже в тех анклавах, где по тем или иным причинам значительная часть населения приняла ислам.

Сходная судьба у греков, окончательно освободившихся от многовекового турецкого ига лишь в начале XX века. Несмотря на генетические «приобретения», отразившиеся на внешнем облике, греки, сохранив свой язык, сохранили и историческую память, включающую доэллинские эпохи.

Приведенные выше примеры возникновения и эволюции современных этносов показывают, что все этносы изначально сложные и продолжают генетически усложняться, ассимилируя представителей других этносов. Эти процессы, как правило, взаимны и ведут к генетическому сближению тесно взаимодействующих этносов. Самоидентификация принадлежности к определенному этносу, скажем в Центральной Европе, в большей степени определяют язык и связанные с ним литература, искусство, историческая память, в частности, память о национальных героях, военных победах и др. При этом у других этносов память о тех же личностях и тех же событиях может оказаться диаметрально противоположной. Сохранению этноса способствует его существование в рамках государства, как правило, созданного самим этносом. Этнос использует институты государства (страны) для сохранения языка возведением его в ранг государственного, для поддержки культурных традиций, для контроля за миграцией и др.

8.4 Сохранится ли этническое разнообразие в будущем?

Иван Ефремов в романе–утопии «Туманность Андромеды» предсказал, что уже в середине XXI века население Земли станет единым народом, говорящим на одном языке, и только в некоторых чертах отдельных личностей еще будет угадываться этническая принадлежность их предков. Сейчас, когда до назначенного Ефремовым срока осталось лет 40–30, становится ясно, что к этому времени единения человечества не произойдет. Не вдаваясь в обсуждение причин, которые достаточно очевидны, зададимся вопросом: явится ли такой результат оптимальным, если думать о сохранении уже достигнутого разными этносами (народами) и о дальнейшем полноценном развитии цивилизации? Переход на единый для всего человечества язык общения быстро переведет все остальные языки в разряд мертвых. Забудутся история, традиции, литература утерявших свой язык этносов, которые окажутся ассимилированы этносом, язык которого будет сохранен для общения всех людей на Земле. Его история, традиции, литература со временем станут «своими» для всех. Очевидно, что картина, отображающая многообразие событий и достижений, зафиксированных на «родных» языках разных этносов, будет крайне упрощена. На языке термодинамики это означало бы выравнивание температур и повышение энтропии, т. е. понижение энергетики системы. Таким образом, переход к одноязычному обществу, хотя и вероятен, но может стать шагом к упадку. Предпочтительной представляется всемирная федерация стран без оформленных границ, население которых сохраняет историческую и культурную память, в том числе, свой язык, но одновременно ощущает свою принадлежность единой цивилизации. Очевидно, это станет возможным, когда человечество поднимется еще на одну цивилизационную ступень, и понятие «война», являющееся синонимом слов «узаконенное массовое убийство людей», станет неприемлемым. Эта, как иногда говорят, новая общность людей будет способна решать встающие перед нею проблемы и, в первую очередь, противостоять неизбежным природным катаклизмам, некоторые из которых описаны в следующей главе.

Глава 9ЕСТЬ ЛИ У ЧЕЛОВЕЧЕСТВА БУДУЩЕЕ БЕЗ ВИДИМОГО КОНЦА?

Этот вопрос все больше занимает современников. Он затрагивается в ряде монографий последнего времени (Назаретян, 2001; Глэд, 2005; Арутюнов и Грекова, 2006; Зубов, 2002).

Прежде всего следует определиться, что понимать под «будущим» человечества. Его практически нет, если произойдет война с применением ядерных и других средств массового поражения. Поэтому мы коснемся этой социальной проблемы в первую очередь. Только вывод о сохранении у человечества шансов избежать самоуничтожения придаст смысл рассмотрению проблем, с которыми встретится человечество не только в близком, но и в далеком будущем.

9.1 «Социальный» вариант гибели цивилизации

Общепризнано, что самоуничтожение является реальной угрозой существованию цивилизации. Эта проблема должна рассматриваться специально. Здесь мы только коснемся ее в связи с центральным вопросом, обсуждаемым в настоящей книге: причиной нашего одиночества в доступном для общения космосе. Мы будем исходить из довольно очевидного постулата: только гуманное, избегающее насилия сообщество может стать технически высокоразвитой и притом стабильной цивилизацией, способной претендовать на практически бесконечно долгое существование.

Любая цивилизация, эволюционируя, должна преодолеть ряд проявлений дикости, доставшихся ей по наследству от далеких, еще неразумных предков. Если говорить о нашей цивилизации, то одно из таких проявлений — каннибализм — преодолено, причем, что важно, не только изданием соответствующих законов. У абсолютного большинства людей, по крайней мере в нормальной обстановке, выработан запрет на съедание себе подобных, закрепленный на физиологическом уровне.

Однако отсутствует подобный запрет на другое проявление дикости — войну. Коллективы законопослушных высокообразованных людей создают все новые и новые типы оружия, предназначенного для убийства себе подобных. Другие, не менее законопослушные люди, по данному им приказу воевать начинают, используя это оружие и все, что попадет под руку, калечить и убивать друг друга, а заодно детей и стариков, причем счет жертв даже «средней» войны идет на миллионы. Международные конвенции формулируют правила, при соблюдении которых война может считаться «законной».

Естественно, не все столь однозначно. Во многих войнах можно четко обозначить агрессора и сторону, вынужденную обороняться. Легко представить, чем кончилась бы Вторая мировая война и каково было бы сейчас человечеству, если бы вооруженным оказался только агрессор. Но и нынешний мир сохраняется, главным образом, благодаря балансу вооружений, в том числе ядерных.

Такой мир неустойчив, и вероятный выход из него — новая мировая война. Предыдущие войны при всей их жестокости не угрожали существованию человечества. Новая крупномасштабная война, в которой будет применено ядерное и, по–видимому, другое ультрасовременное оружие, а среди объектов атак окажутся атомные электростанции, станет такой угрозой. Все чаще высказывается мнение, что рост технических возможностей, опережающий гуманизацию общества, является закономерностью и почти неизбежно ведет к гибели цивилизации.

В настоящее время события развиваются по этому сценарию. В разных регионах Земли вспыхивают конфликты, уносящие тысячи и тысячи жизней (результат ирано–иракской войны — 1 миллион убитых). Однако опасность для всего человечества представит война с участием великих держав на обеих сторонах конфликта. В этом случае массированное применение ядерного оружия весьма вероятно. Причиной такого противостояния может явиться передел природных ресурсов или завладение новыми источниками энергии.

Уже в ближайшее время может возникнуть потребность в новом источнике энергии. По существующим прогнозам, ископаемые источники энергии, включая уран, будут исчерпаны через 100–150 лет. Предполагается, что за это время будут разработаны и опробованы промышленные установки, в которых для производства тепла используется управляемый термоядерный синтез.

Гелий‑3 назван как компонент «топлива» (второй компонент — дейтерий) для наиболее перспективного экологически чистого процесса термоядерного синтеза. Гелий‑3 производится на Солнце и распространяется в пространстве в составе корпускулярного излучения (солнечный ветер). Магнитное поле Земли отводит его в сторону. Поэтому на Земле гелия‑3 практически нет, и ближайшим его хранилищем является Луна, которая пока не принадлежит никому. На Луне гелий‑3 присутствует в количестве, достаточном для обеспечения энергетики Земли в течение нескольких тысячелетий. Расчеты показали, что несмотря на очевидную сложность и высокую стоимость добычи гелия‑3 и его доставки на Землю, в целом, использование гелия‑3 в энергетике экономически выгодно.

Готовящиеся крупными державами экспедиции на Луну с созданием там поселений могут иметь одной из главных целей подготовку к добыче гелия‑3. Для этого необходимо освоение значительных территорий на нашем спутнике. Если эти действия не станут согласовываться, скажем, в Совете безопасности, то ситуация будет напоминать описанное Джеком Лондоном «застолбивание» золотоносных участков в Клондайке сто лет назад. Разница в том, что тогда неизбежные столкновения и захваты проводились людьми, вооруженными ружьями, но не ядерными державами. Если не будет предварительной договоренности, конфликты, начавшись на Луне, продолжатся на коммуникациях в космосе и неминуемо перекинутся на Землю.

Аналогичные рассуждения можно провести в отношении ряда планет, в том числе Юпитера, в атмосфере которого накопилось практически неисчерпаемое количество гелия‑3.

Гелий‑3 — вероятный предмет раздора. Неочевидно, что окажется возможным создать температуру в 1 миллиард градусов, при которой запускается термоядерная реакция с участием гелия‑3. Возможно, будут реализованы другие проекты.

Сама пока ничейная Луна может стать «яблоком раздора». Эта тема уже осваивается фантастами. Важно, чтобы за оставшееся до лунных экспедиций время было достигнуто согласие, которое позволит сохранить мир.

Выше, обсуждая причины молчания космоса, мы нашли объяснение в чрезвычайно низкой вероятности появления в ходе эволюции разумных существ, способных создать высокотехнологичную цивилизацию. Поэтому в обозримом космосе мы — единственные. Однако, как продемонстрировано выше, нельзя игнорировать и социальный вариант. Он допускает, что разумная жизнь неоднократно возникала в досягаемых для общения звездных системах. Однако каждый раз, когда цивилизация достигала технологической стадии, она создавала оружие массового уничтожения, это оружие пускалось в ход и цивилизация гибла или откатывалась далеко назад. На примере нашей цивилизации можно сделать некоторые оценки.

Человек современного типа (Homo sapiens) появился около 200 тыс. лет тому назад. Цивилизация, если вести отсчет от появления письменности, существует 5–6 тыс. лет. Научно–техническая революция, инициировавшая переход к технологической (индустриальной) цивилизации, произошла около 100 лет тому назад. Уже через 50 лет было создано ядерное, а вскоре и термоядерное оружие. Было несколько острых ситуаций, когда страны, обладающие ядерным оружием, были на грани войны с его применением (война в Корее в 1946 г., Берлинский кризис в 1958–1961 гг., Карибский кризис в 1962 г.). Пока обошлось.

Более того, напряжение между ведущими ядерными державами несколько снизилось. Одна из причин — общий страх перед мировым терроризмом, который не признает никаких конвенций и не остановится перед применением ядерного оружия, если ему удастся им овладеть. К услугам террористов также бактериологическое оружие и сильнейшие яды. И все же, террористам не под силу уничтожить цивилизацию. Это способны сделать только затеявшие войну Великие державы.

Можно оценить ожидаемые в наступившем столетии потери от вооруженных конфликтов, проследив динамику военных потерь за последние столетия: в XVIII веке — не более 1 миллиона, в XIX веке — не менее 10 миллионов, в XX веке (во всех войнах) — свыше 100 миллионов человек. В войне XXI века с применением оружия массового уничтожения могут погибнуть уже миллиарды людей. Оставшимся (если таковые будут) в течение столетий придется восстанавливать технический потенциал, затем вновь появится оружие массового уничтожения, и ситуация повторится. В какой–то момент окружающая среда станет совсем непригодной для существования животных и растений. Останутся только простейшие организмы, и эволюция пойдет по новому кругу с весьма малой вероятностью выхода на разумные существа.

Допустим, что, помимо земной цивилизации, в доступном общению космосе за последний миллиард лет возникли десятки разумных сообществ. «Социальный» вариант предрекает самоликвидацию цивилизации вскоре после ее вступления в технологическую эру. Поэтому вероятность параллельного существования технологических цивилизаций мала. Даже в тех редких случаях, когда периоды существования каких–то цивилизаций перекрываются, они из–за ранней гибели не успевают развить технологии и создать энергетические мощности, необходимые для передачи сигналов, которые позволяли бы им установить контакт друг с другом.

Главным постулатом, на котором базируется эта пессимистическая концепция, является сохранение в течение всего времени существования цивилизации психологической установки на решение возникающих конфликтов военным путем и, таким образом, фатальное движение к неизбежному самоубийству. На примере Земной цивилизации мы попытаемся показать, что этот постулат не верен. На самом деле легко проследить нараставшую практически параллельно с научно–технической революцией гуманизацию человеческого общества. При том, что древние общества были весьма жестоки по отношению к врагам, рабам, а подчас и собственным гражданам, гуманисты были во все времена.

Аристофан почти 2400 лет тому назад в пьесе Лисистрата предложил хитроумный проект «заговора жен», который, как полагал автор, мог бы в случае его осуществления внести важный вклад в установление всеобщего мира. Однако вплоть до XIX века в «высшем обществе» карьера военного считалась наиболее престижной. Войны XX века с их неисчислимыми потерями вызвали реакцию, какой никогда ранее не было. Повинных во Второй мировой войне судил Международный трибунал, и приговоры были исполнены. Был создан международный орган, Совет безопасности, наделенный полномочиями предотвращать и останавливать войны. К ослушавшимся могут быть применены санкции, которых обязаны придерживаться страны — члены Организации Объединенных Наций, а это почти все страны нашей планеты.

Мы упоминаем об этих хорошо известных событиях только для того, чтобы иллюстрировать важный тезис: впервые за всю историю человечества не только в массах, но и у правящих кругов произошел поворот к осознанию жизненной необходимости смены вектора. Знаком такого поворота явилось создание Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), наделенного правом инспекции атомных предприятий. Планетарные органы сдерживания еще далеко не всегда эффективны и, безусловно, политизированы. Однако очевидно, что человечество предприняло героические усилия для того, чтобы свернуть с «тропы войны». Продолжая движение в сторону от нее, наша цивилизация получает шанс избежать самоубийственной войны даже в периоды острых кризисов, которые пока неизбежны.

Но логично предположить, что и другие цивилизации, дойдя до роковой черты, принимали бы аналогичные решения и получали благодаря этому шанс на выживание. В обозримом космосе, который мы очертили радиусом 500 световых лет, присутствуют около миллиона звездных систем. Во многих из них, судя по нашей Солнечной системе, может существовать жизнь. Если бы вероятность появления в процессе эволюции разумных существ была высока, а гибель созданых ими цивилизаций не была неотвратимой еще на «некоммуникабильной» стадии, то в очерченном нами пространстве (радиус 500 световых лет) существовали бы сотни зрелых цивилизаций, способных к межзвездной коммуникации и осуществляющих ее.

По мнению специалистов, проявления технологической деятельности этих цивилизаций были бы обнаружены с Земли. Однако до настоящего времени несмотря на предпринятые усилия, включая использование вынесенных в космос телескопов, этого не произошло (см. также гл.1).

Сказанное выше возвращает интерес к гипотезе уникальности эволюционного процесса на Земле, приведшего к появлению разумных существ, способных создать высокотехнологическую цивилизацию. Высокая вероятность уникальности нашей цивилизации придает особую окраску дальнейшему изложению, в котором рассматриваются недавние, а, главное, будущие катаклизмы, с которыми неизбежно столкнется человечество.

Высказывалось еще одно соображение, справедливость которого лишала бы смысла рассмотрение проблем достаточно далекого будущего. Речь идет о высказываемых предположениях о неизбежном вымирании людей современного типа как вида. При этом ссылаются на то, что вымерли множество существовавших ранее видов, в том числе, все виды людей кроме одного, самого молодого Homo sapiens. Однако напомним, что Homo erectus существовал почти 2 миллиона лет. Он встретился с современным человеком, когда тот стал расселяться в Азии около 70 тыс. лет тому назад. Возможно, эта встреча оказалась роковой для Homo erectus, как и встречи Homo sapiens с другими «архаиками».

Некоторые рыбы и земноводные существуют 300–400 миллионов лет. Сравнение ископаемых останков (отпечатков) с современными экземплярами свидетельствует о весьма незначительных анатомических изменениях, если они вообще произошли. В качестве примера можно напомнить историю с рыбой целакант, современные экземпляры которой анатомически не отличаются от живших 400 миллионов лет тому назад (см. п. 5.4).

Некоторые виды млекопитающих (сумчатые, грызуны) существуют больше 100 миллионов лет и тоже не претерпели существенных изменений.

Мы не знаем, сколько времени еще отведено этим древним видам (во многом это зависит от поведения человека), но в настоящее время они не обнаруживают признаков деградации. Можно предположить, что виды–долгожители хорошо приспособлены к среде обитания и сохраняют это качество благодаря естественному отбору.

Однако в этом вопросе у человечества есть свои проблемы, которые также относятся к социальным, но с другим знаком. Благодаря медицинскому обслуживанию и комфортным условиям жизни естественный отбор не может функционировать столь же эффективно, как в дикой природе. Эта эффективность будет и дальше снижаться вслед за новыми успехами медицины. При этом будет нарастать генетический груз (вредные мутации) у вида Homo sapiens. Уже в недалеком будущем каждый ребенок вместе со свидетельством о рождении будет получать генетический паспорт. Это позволит индивидууму на протяжении всей жизни придерживаться оптимального для него режима, проводить необходимую профилактику и адекватное лечение, а также будет полностью информирован (информирована) как создать семью, в которой опасность наследования «генетических» болезней минимальна, а в поколениях может быть совсем исключена. Можно представить также точечные исправления «вредных» мутаций в геноме половых клеток и клеток ранних эмбрионов (см. п. 10.4). В общем, у человечества есть возможности компенсировать неизбежную в цивилизованном обществе неэффективность естественного отбора.

Мы приходим к выводу о возможности (при выполнении определенных условий) избежать вырождения, вызванного чрезмерным генетическим грузом, что открывает перспективу бессрочного существования человечества.

Однако, чтобы у человечества действительно было будущее, необходимо уже сейчас представлять опасности, вызванные природными катаклизмами, которые могут произойти как в близком, так и в отдаленном будущем.

9.2 Опасные для человечества природные явления в недалеком прошлом и близком будущем

9.2.1 Изменения климата

Под изменениями климата мы понимаем любые долгосрочные изменения окружающей среды независимо от причины их вызвавшей. Чтобы представлять, с какими климатическими катаклизмами предстоит человечеству встретиться в будущем, следует обратиться к истории нашей планеты.

Если охватить единым взглядом эту историю за последние два миллиарда лет, то выявится чередование двух экстремумов: глубоких похолоданий (ледниковые периоды) и сильных потеплений. Ледниковые периоды могли быть увенчаны глобальным оледенением, длящимся миллионы лет. В последний раз Земля покрывалась сплошным ледяным панцирем 600 миллионов лет тому назад, когда наземных животных и даже рыб еще не было (см. пп. 6.1.1). Ледниковый период может быть инициирован ослаблением достигающего Земли солнечного излучения и понижением вулканической активности, сопряженным с понижением уровня СО_2 и метана, а следовательно, снижением парникового эффекта. Соответственно, выход из ледникового периода и, особенно, из глобального оледенения сопряжен с повышением содержания СО_2 в атмосфере. Главным источником СО_2 на Земле являются извержения вулканов и истечения лавы, как на поверхности Земли, так и на дне океана. Возобновление активной и долговременной вулканической деятельности обеспечивает повышенное содержание в атмосфере СО_2 и метана, а следовательно, и изменение температурного режима благодаря высокому парниковому эффекту. В результате климат обращается: ледники отступают, а были времена, когда льда не оставалось на полюсах. Так, очень жаркий климат был во времена поздних динозавров. Температура достигала +70 °C, а содержание СО_2 в атмосфере превышало нынешнее в 20 раз. Известно, что в тот период в разных местах земного шара происходили массированные истечения лавы, длившиеся миллионы лет (см. пп. 6.2.1). Только в Западной Индии объем истекшей на поверхность лавы исчисляют миллионами кубических километров. Помимо задымления атмосферы, отравления ее сероводородом и метаном, важнейшим климатическим фактором могло стать существенное снижение, а в некоторых регионах полное исчезновение в атмосфере свободного кислорода, который связывается с поступающими с лавой веществами в форме окислов. Именно значительное снижение содержания свободного кислорода в атмосфере, а следовательно, и в океане могло явиться причиной массовых вымираний.

В связи со сказанным очевидную актуальность представляет детальное изучение недавно открытых придонных «оазисов» — сообществ микроорганизмов, растений и животных, многие из которых ранее не были известны науке. Они формируются вблизи так называемых черных курильщиков — перманентно функционирующих источников термальных вод, газов и грязей. Основой этих сообществ являются анаэробные хемотрофные микроорганизмы. В случае активизации вулканической деятельности, в том числе на океаническом дне, эти микроорганизмы могут распространиться значительно шире, поглощая остатки свободного кислорода в воде, а выйдя на поверхность, — и в атмосфере. В результате — массовые вымирания кислород–зависимых организмов на суше и в океане. Именно по такому сценарию могли развиваться события, приведшие к массовым вымираниям на границе Пермь–Триасс и Триасс–Мел (см. пп. 6.1.3) Однако ни разу анаэробный мир не одержал полную победу на Земле. Оставались регионы, где сохранились кислород–зависимые животные и зеленые растения. После прекращения истечения лавы благодаря высокому содержанию СО_2 и обилию тепла фотосинтезирующие организмы быстро восстанавливают содержание свободного кислорода в атмосфере.

Обращают на себя внимание данные о столкновении Земли с крупными телами на границе Пермь–Триасс и Триасс–Мел (см. пп. 6.1.3), как и на границе K-Pg, когда происходили также долгие истечения лавы. Возможно, эти совпадения не случайны. Удар тела весом в миллиарды тонн и последующий взрыв вдавливают кору в расплавленную мантию на площади в десятки тысяч квадратных километров, вызывая массированный выход материала мантии в виде лавы на поверхность.

Со времени природных катаклизмов на границе K-Pg, т. е. уже более 65 миллионов лет, истечений лавы, оказавших глобальное воздействие на климат, не происходило. Это позволило, в частности, приматам «спокойно» эволюционировать. Одним из следствий этой эволюции явились люди. Однако в Северной Америке имели место мощные извержения и истечение лавы в течение 500 тыс. лет. Этот последний по времени всплеск «Йеллоустонского супервулканизма» завершился 70 тыс. лет тому назад (подробно см. пп. 9.3.6). Вся Северная Америка была засыпана пеплом. Получены данные о локальных вымираниях как животных, так и растений. К счастью, колыбель человечества Африка успела «отплыть» достаточно далеко, чтобы избежать губительного воздействия этого катаклизма.

Возвратимся к другому климатическому экстремуму — ледниковым периодам, чреватым глобальным оледенением. Около 50 миллионов лет тому назад, очевидно, в связи с понижением вулканической активности на планете содержание СО_2 стало снижаться вместе с температурой. Во время Позднепермского кризиса в условиях экстремального вулканизма содержание СО_2 в атмосфере превышало нынешний в 10–20 раз. И в последующие эпохи количество СО_2 поддерживалось на уровне, в три–пять раз превышающем современный уровень, являющийся наименьшим за последние 500 миллионов лет.

На фоне систематического снижения температуры происходили инициированные временным снижением солнечной активности сильные похолодания, вызывавшие распространяющиеся от полюсов оледенения (ледниковые периоды). Считается, что, если льды спустились до 30‑й параллели, их движение к экватору будет продолжено даже при восстановлении доледникового притока солнечного тепла.

Последнее глобальное оледенение произошло около 600 миллионов лет тому назад и длилось 10 миллионов лет (см. пп. 6.1.1). Жизнь, существовавшая тогда в форме одноклеточных про — и эукариотов, а также примитивных многоклеточных (губок, кишечнополостных), сохранилась в океане и даже на поверхности льда (фотосинтезирующие микроорганизмы).

Тот факт, что с тех пор глобального оледенения на Земле не было, следует рассматривать как большое везение, ибо сложно организованные наземные животные и растения, подобного катаклизма не пережили бы. В последний ледниковый период (21–17 тыс. лет тому назад) оледенение не достигло критической широты, благодаря чему обширные регионы избежали оледенения и даже значительного похолодания. К ним относятся Средиземноморское побережье Африки и области Западной Азии, куда направились потоки миграции из замерзавшей Европы. Именно там, в эмиграции, европейцы не без участия местных народов (жителей Передней Азии, Армянского нагорья, Западной Индии, явившихся откуда–то в Месопотамию шумеров) совершили цивилизаторскую революцию, одним из элементов которой было создание праязыков, давших начало группам современных языков. Праиндоевропейский язык, создавался на пространствах от Передней Азии до Индостана. Он был доставлен в Европу людьми, вернувшимися на историческую родину. Те же люди принесли в Европу оседлый образ жизни, ремесла, опыт государственности, реализованный затем в Греции и Риме (подробнее см. гл.8). Таким образом, ограниченное оледенение, распространившееся на Европу в «правильное» время, инициировало мощный рывок в культурном развитии этого континента и всего человечества.

Повторимся, если бы тогда оледенение спустилось ниже, и ледяной панцирь охватил бы весь Земной шар, то очень быстро наземные животные, включая людей, погибли бы от голода и холода.

Однако похолодания, ведущие к глобальному оледенению, ранее происходившие неоднократно, практически неизбежны в будущем (McElroy, 1994; Perry and Hsu, 2000). Причиной могут стать изменение направления океанских течений, временное снижение поступления тепла от Солнца, ослабление парникового эффекта. Еще совсем недавно, подобно ситуации с приближающимся астероидом, человечество не имело возможности воспрепятствовать глобальному оледенению. Однако начнись опасное распространение льдов на юг сейчас, уже существующие средства позволят его остановить. Так, можно снизить отражательную способность снежного покрова, распыляя сверху на наступающие снега вещества, хорошо поглощающие тепловое излучение Солнца. Можно также увеличивать содержание в атмосфере СО_2 и других нетоксичных газов, повышающих парниковый эффект.

В настоящее время вновь наметился рост содержания СО_2 в атмосфере. Это может быть вызвано повышением вулканической активности или, как принято считать, технологической деятельностью человека, в первую очередь широким использованием процесса горения. В таком случае через 100 лет или даже раньше, когда перестанут сжигать нефть, газ и уголь, содержание СО_2 в атмосфере будет снижаться. Связанное с повышеннием содержания СО_2 потепление вызовет таяние арктических льдов и подъем уровня Мирового океана, что угрожает существованию таких городов, как Санкт–Петербург и Нью–Йорк. Истинная динамика атмосферного СО_2 выявится в течение ближайших десятилетий. Тогда можно будет обоснованно судить о тенденциях в изменениях климата и о действиях, которые необходимо предпринять для его стабилизации.

Выше изменения климата мы связывали с изменениями состава атмосферы. На самом деле, климат зависит от самых разных факторов, многие из которых, правда, нельзя отнести к близкому будущему. Так, испытывая «трение о Космос» и гравитационное воздействие Луны, Земля замедляет вращение вокруг своей оси. Считается, что на ранней Земле длительность суток составляла 6 часов. Через пока трудно предсказуемое время Земля может оказаться обращенной к Солнцу одной стороной. Естественно, климат на Земле коренным образом изменится: на стороне, обращенной к Солнцу, будет нестерпимая жара, а на обратной стороне будет космический холод. Вся влага и газы атмосферы перекачуют на обратную сторону, где будут присутствовать в конденсированном состоянии.

Однако представляется, что задача «раскрутить» Землю — не самая сложная из предстоящих человечеству в далеком будущем. Сейчас ось Земли наклонена к Солнцу; если ось вращения Земли вдруг обратится в сторону Солнца, то ситуация возникнет похожая, но обратить ее будет значительно сложнее, если вообще возможно. Можно также предвидеть снижение температуры поверхности Земли при снижении, а затем и прекращении ее разогрева изнутри (подробно см. пп. 9.3.1).

9.2.2 Позднейшие мощные импакты

Многократно упоминавшееся выше падение крупного метеорита 65 миллионов лет тому назад, решительно изменившее вектор эволюции животных, не было последним в истории Земли. На самом деле, уже после этого события на Землю обрушивались еще более крупные тела.

В конце Эоцена (38–35 миллионов лет тому назад) несколько крупных тел упали на Землю. Об этом свидетельствуют относящиеся к тому периоду большие ударные кратеры, обнаруженные на разных континентах: на севере Сибири (Таймыр) крупный кратер Попигай (100 км), на Юго–востоке США — кратер Чесапик Бэй (90 км).

Падение астероидов происходило на фоне усиленного оседания космической пыли, которое продолжалось 2,5 миллионов лет, на что указывает повышенное содержание в образовавшихся тогда осадочных породах редкого на Земле изотопа гелия‑3. Было высказано предположение, что перед тем произошли возмущения в периферийных кометных поясах, направившие большое количество пыли и обломков комет во внутреннюю область Солнечной системы (Farley [et al.], 1998). Позже минералогическое исследование кратера Попигай показало, что он был образован не обломком кометы, а метеоритом типа L-хондрита.

Эти данные привели к новому предположению: возмущения и столкновения, приведшие к описанным событиям, произошли не в кометных поясах, а значительно ближе к Земле — в астероидном поясе между Марсом и Юпитером (Tagle and Claeys, 2004).

Независимо от происхождения космических тел, атаковавших тогда Землю, последствия оказались существенными и, возможно, до конца не исследованными. Именно в этот период очень теплый («парниковый») климат, господствовавший на Земле более 150 миллионов лет, сменился на относительно холодный.

В качестве основной причины этого похолодания могло быть снижение концентрации углекислого газа в атмосфере, что привело к снижению парникового эффекта. Началось оледенение полярных областей (Tripati [et al.], 2005).

В море Росса в тот же период или несколько позже (по оценкам, приводимым Л. П. Хряниной (1987), 27–30 миллионов лет тому назад) упал крупный астероид, создавший впадину в морском дне диаметром около 500 км и глубиною 4 км. Рядом с этим кратером располагается меньший кратер Бауэрса (диаметр около 100 км), образованный метеоритом, упавшим около 5 миллионов лет тому назад (см. Хрянина, 1987 и цв. вкл. ил. 12). Приводятся также данные о падении у берегов Антарктиды крупного тела около 2 миллионов лет тому назад (Gersonde [et al.], 1997). Эти импакты вызвали изменения рельефа дна, остановившие приток экваториальных вод. Считается, что эти события ускорили процесс оледенения Антарктиды.

Можно задаться вопросом, почему эти сравнительно недавние сильнейшие импакты, некоторые из которых, судя по размерам кратера, были значительно мощнее, импакта на границе K/Pg, развернувшего эволюцию в «правильном» направлении, почти не упоминаются в литературе. Дело в том, что все эти ударные кратеры расположены на максимальном удалении от региона в Центрально–Восточной Африке, где эволюционировали приматы, давшие начало нам, людям. Окажись хотя бы один из тех крайне мощных импактов вблизи «инкубатора» людей, то нас бы не было. Свою роль могло сыграть отсутствие затяжного вулканизма и других, не связанных непосредственно с импактом эффектов, нарушающих состав атмосферы. Однако то обстоятельство, что эволюция людей и их предшественников пришлась на относительно спокойный период, продолжившийся и в наше время, отнюдь не означает, что существуют какие–то гарантии на будущее. Наоборот, многие события в истории Земли и новые наблюдения крупных тел, пересекающих орбиту нашей планеты, свидетельствуют, что такие столкновения неизбежны в будущем.

Следует иметь в виду, что человечество расселилось по всей планете. Также повсюду размещены «ядерные» объекты разного назначения.

Предрекаемое на ближайшие десятилетия падение астероида километровых размеров почти независимо от места, где это произойдет, чревато гибелью миллионов людей и откатом цивилизации далеко назад. Этой вполне реальной угрозе посвящен следующий подпараграф.

9.2.3 Астероидная опасность

Говоря об обеспечении благоприятных природных условий для долгого существования человечества, мы в первую очередь имеем в виду успешное отражение космических угроз. Самой актуальной остается опасность столкновения Земли с крупным астероидом или кометой (Rabinowitz [et al.], 2000; Morrison, 2003; Bland, 2005).

Столкновения, оставлявшие на Земле след, происходили многократно в предыдущей истории (см. рис.6) и будут угрожать Земле в любой момент ее дальнейшего существования. До определенного момента, а именно до события на границе K/Pg, приведшего к гибели динозавров, катастрофы, вызванные падением астероидов, следует считать полезными для нас, людей, т. к. они направляли эволюцию в то, возможно, единственное русло, которое вело ее к созданию разума (см. также Cockell and Bland, 2005).

После того как с гибелью динозавров млекопитающие, в частности, приматы, окончательно утвердились и успешно развивались, любые катастрофы стали нежелательными, т. к. могли бы привести к исчезновению той единственной ветви, которая вела к разумным существам. На самом деле, падения крупных астероидов происходили и после катастрофы на границе K/Pg. Об этом подробнее говорилось выше.

Падение крупных космических тел в будущем представит угрозу непосредственно цивилизации людей. Жизнь большей части человечества полностью зависит от научно–технического прогресса, а труд высокоспециализирован. Похолодание, гарь от пожаров и другие изменения в атмосфере, прекращение снабжения энергией, гибель урожая и уничтожение запасов продовольствия, а также практически неизбежное радиоактивное загрязнение планеты вызовут среди оставшихся в живых людей голод и массовые заболевания, которые в создавшихся условиях невозможно будет лечить.

Обнадеживают два обстоятельства. Во–первых, человечество наконец осознало всю опасность столкновения Земли с крупным космическим телом. Во–вторых, уже технически доступен ряд способов борьбы с нацеленными на Землю астероидами и кометами.

Эти способы могут оказаться недостаточными для защиты от тел диаметром более 1–2 км. Однако представляют опасность и менее крупные тела, встреча с которыми наиболее вероятна (Brown [et al.], 2002; Morrison, 2003). Напомним, что энергия взрыва даже не долетевшего до Земли «Тунгусского метеорита» (на самом деле, осколка кометы размером 70–100 м) была эквивалентна взрыву 12 миллионов тонн тротила. Произойди подобный взрыв над густонаселенным районом или, тем более, городом, могли погибнуть сотни тысяч людей. В наше время существует дополнительная опасность разрушения ядерных реакторов и заражения планеты радиоактивностью.

Помимо мощного пояса астероидов, находящегося между орбитами Марса и Юпитера (возможно, обломки развалившейся некогда планеты), существует также локальный пояс астероидов, располагающихся близко к Земле (т. е. сопровождающих Землю в ее движении вокруг Солнца). Столкновение с этими астероидами наиболее вероятно (Rabinowitz [et al.], 2000).

В настоящее время зарегистрированы более 1000 астероидов, орбиты которых пересекаются с орбитой Земли. За крупными астероидами и кометами, грозящими столкновением с Землей, установлена «слежка». До недавнего времени к числу наиболее опасных относили астероид Апофис (диаметр около 400 м, масса около 30 миллионов тонн; см. ил. 17, В).

Однако по уточненным данным, полученным после прохождения астероида мимо Земли в январе 2013 года, столкновение его с Землей в 2029 году исключено, а в 2036 году — чрезвычайно маловероятно.

Сколь опасны будут последующие сближения Апофиса с Землей, еще предстоит определить, но уже существуют настораживающие прогнозы относительно других проходивших вблизи Земли тел. Это астероиды Дионисий (диаметр около 1 км), Торо (диаметр 3,4 км), Таутатис (имеет форму гантели, длина около 7 км) астероиды группы Атон и др.

В 2011 году был открыт астероид 2011-AG5 диаметром 140 м. По расчетам этот астероид в 2040 году тесно сблизится с Землей, и вероятность столкновения велика. Еще есть время для уточнения орбит этих тел и, если опасения подтвердятся, для принятия решения о необходимых мерах по предотвращению столкновения или смягчения его последствий.

Предложено много схем расположения несущих телескопы станций, как составляющих ближний эскорт Земли, так и удаленных на сотни миллионов километров, в том числе расположенных на других планетах и их спутниках. Естественно, для обработки информации, поступающей с многочисленных наблюдающих космос телескопов, необходимо использовать мощные вычислительные комплексы. После создания сети станций наблюдения и обрабатывающих информацию комплексов даже небольшие, но опасные для обитателей Земли тела (поперечником 20–100 м) будут обнаруживаться на расстояниях в сотни миллионов километров. Наиболее очевидным и радикальным средством защиты является термоядерный заряд, доставленный к летящему к Земле телу или даже внедренный в его толщу с тем, чтобы взрыв перевел тело на другую орбиту или разрушил его.

При условии достаточной удаленности тела от Земли может быть использован один из мягких, также широко обсуждавшихся методов, рассчитанных на длительное воздействие. Предлагалось закрепление на движущемся к Земле теле плазменного двигателя на атомной энергии, который может ускорить или замедлить движение тела, либо, создавая тягу перпендикулярно направлению движения, сместить его с орбиты. При достаточно длительной работе установки любое из этих действий не позволит телу встретиться с Землей.

Можно также развернуть на теле «солнечный парус» — пластиковую пленку площадью в сотни квадратных километров, улавливающую движущееся от Солнца корпускулярное излучение (солнечный ветер). Еще один способ изменить движение тела — окрасить его в черный цвет с одной стороны. Будучи обращена к Солнцу, зачерненная сторона поглощает больше тепла и сильнее разогревается. Соответственно, на этой стороне усиливается испарение воды и углекислоты, а тело, благодаря отдаче, приобретает импульс в обратном току газов направлении. При заблаговременном обнаружении опасного для Земли тела низкая эффективность этих способов может быть компенсирована длительностью воздействия.

Недавно был предложен бесконтактный способ отклонения астероида. С этой целью предлагается сблизить с потенциально опасным астероидом массивный корабль. Двигатели должны удерживать корабль от падения на астероид. Благодаря гравитационному взаимодействию астероид будет притягиваться к кораблю, постепенно меняя свою орбиту. Согласно расчетам, для того чтобы обезопасить Землю от столкновения с астероидом поперечником 200 м, корабль массой 20 тонн должен удерживаться вблизи его поверхности около 20 лет (Lu and Love, 2005).

Однако ситуация может оказаться непредсказуемой. Даже астероид, двигавшийся по не внушавшей опасения орбите, может претерпеть столкновение с другим телом и перейти на орбиту, которая направит его к Земле. Несмотря на то, что расстояния между телами в поясе астероидов, в среднем, составляют сотни тысяч и миллионы километров, такие столкновения происходят, о чем свидетельствуют ударные кратеры, четко различимые на фотографиях крупных астероидов (см. цв. вкл. ил. 17). В некоторых случаях соударения столь сильны, что столкнувшиеся тела раскалываются, образуя семейства (Michel [et al.], 2003; Nesvorny [et al.], 2002, 2006). Настораживают довольно часто появляющиеся сообщения об уже состоявшихся опасных сближениях Земли с не известными до того телами и даже о происшедшем столкновении. Далеко за примерами ходить не надо. В 2013 г. в земную атмосферу вторгся метеорит размером 15–20 м ивесом 7–10 тыс. тонн. Он пролетел над Челябинском и перед падением взорвался, что предотвратило образование кратера, но вызвало взрывную волну, повредившую много зданий и травмировавшую сотни людей. Так же, как это было бы в случае Тунгусского метеорита, произойди этот взрыв над городом или ядерным объектом: последствия могли бы быть ужасающими.

Все, что сказано выше об астероидах, относится и к кометам. Огромное количество комет, исчисляемое многими миллиардами, находится на периферии Солнечной системы, образуя пояса, именуемые поясом Койпера и облаком Оорта. Претерпевая столкновения, кометы меняют орбиты и могут направиться во внутренние области Солнечной системы, в том числе и на сближение с Землей. Наиболее опасны массовые вторжения комет, вызванные сильными гравитационными возмущениями в кометных поясах. Эти возмущения могут быть вызваны ближайшими планетами Ураном и Плутоном, орбиты которых частично перекрываются с кометными поясами, а также воздействием ближайших звезд, которым нельзя пренебречь из–за большой удаленности кометных поясов от Солнца.

Именно такое событие могло иметь место около 37 миллионов лет тому назад (Farley, 1998). Осадочные породы того времени обогащены гелием‑3 космического происхождения. Усиленное выпадение космического материала, как пыли, так и крупных тел (обнаружены большие ударные кратеры, относящиеся к тому периоду), продолжалось около 2,5 миллионов лет. Относительно кратковременное «запыление» внутренней области Солнечной системы согласуется с гипотезой импульсного заполнения Солнечной системы материалом расположенных на периферии кометных поясов.

Внезапно изменившие орбиту астероиды и кометы представляют наибольшую опасность из–за возможности их неожиданного появления в окрестностях Земли. «Мягкие» способы, приводящие к постепенному уводу астероида от Земли, в таких случаях уже недостаточны, и хотя наиболее кардинальный способ — термоядерный взрыв — вблизи Земли нежелателен, он может оказаться, по крайней мере, в наше время единственным воздействием, способным отвратить опасность при сближении с Землей крупного тела. В случае небольших тел может быть использован удар достаточно тяжелой ракетой- болванкой.

Оценив массу тела и задавшись скоростью подлета ракеты, можно использовать закон сохранения импульса для расчета необходимой массы болванки. Так, если масса тела 1 миллион тонн (поперечник около 100 м), а встреча ракеты с телом состоится за 30 дней до его падения на Землю, то достаточно придать телу боковую скорость 2–4 м/с, чтобы оно к концу срока отклонилось от Земли на несколько тысяч километров. Для этого при скорости подлета к телу, равной 20 км/с, масса ракеты (ракет) должна быть 150–200 тонн. Это вполне реально.

Однако необходимо признать, что на современном этапе технического развития особенно крупное тело, поперечник которого исчисляется километрами, отвести от Земли вряд ли удастся. Останется принять все возможные меры по защите населения планеты от катастрофических последствий удара. Если тело будет обнаружено за год или более до момента его падения на Землю, а это станет вполне осуществимым уже в ближайшем будущем, то еще останется время для сооружения наземных и подземных укрытий, создания необходимых запасов, производства средств защиты от вредных газов и т. д. Это позволит поддержать жизнь людей в течение нескольких месяцев в условиях изоляции от окружающей среды, обогащенной ядовитыми окислами азота, соединениями серы, дымом от пожаров, а также радиоактивными веществами, распыленными при разрушении ядерных объектов.

Напомним, что «зима», вызванная падением тела поперечником около 10 км на границе K/Pg, продолжалась не более месяца (см. пп. 6.2.5). Однако другие последствия мощного импакта, в частности нарушения состава атмосферы, могут оказаться более длительными.

Следующее столкновение Земли с крупным телом, которое невозможно будет отвести, может произойти в близком будущем или через тысячи и даже миллионы лет. Главное, и об этом свидетельствует сравнительно недавняя история Земли, такое столкновение практически неизбежно. Чем позже оно случится, тем лучше человечество сможет подготовить действия по смягчению последствий. Если к тому времени будут созданы стационарные поселения на Луне, Марсе, спутниках Юпитера и т. д., то сохранение цивилизации будет гарантировано. Однако во все времена будет стоять вопрос о спасении жизни людей на самой Земле, между прочим, наших потомков.

В России разработан проект противоастероидной защиты «Цитадель». Свои проекты разработали НАСА и другие связанные с космосом зарубежные организации. С ними можно ознакомиться через Интернет. Имея в виду технические достижения человечества, проекты эти вполне реальны (Gritzner [et al.], 2006). Более того, их реализация уже началась в 2014 году посадкой модуля «Розетта» на комету Чурюмова — Герасименко, передавшего информацию о грунте кометы. На ближайшее время планируются полеты как автоматов, так и людей к малым телам, в том числе, представляющим потенциальную угрозу для Земли. Осуществление этих «тренировочных» полетов позволит наметить оптимальные варианты защиты на случай, если она понадобится.

9.2.4 «Близкий взрыв сверхновой

Около 2 миллионов лет тому назад (на границе Плиоцена и Плейстоцена) произошло масштабное вымирание морских организмов. В слое осадочных пород, относящихся к тому времени, обнаружен изотоп железа (60Fe), характерный для излучения, испускаемого сверхновой. Было высказано предположение, что относительно близко от Солнечной системы (20–30 световых лет) произошел взрыв сверхновой. В этом случае излучение, достигшее Земли, было достаточно мощным, чтобы существенно повредить озоновый слой, главным образом, путем образования окислов азота. Это позволило жесткому ультрафиолетовому излучению Солнца достичь земной поверхности. Одним из главных последствий было уничтожение планктона, что нарушило пищевые цепочки и привело к вымираниям (Benitez [et al.], 2002; Knie [et al.], 2004).

Хотя среди ближайших к Земле звезд кандидатов на скорое превращение в сверхновую не обнаружено, появление сверхновой в радиусе 18 световых лет в будущем не может быть исключено. Сверхновая на таком расстоянии опасна излучением, испускаемым звездой на стадии быстрого сжатия (коллапса). Защищенными от действия такого излучения, а также от прорвавшегося сквозь нарушенный озоновый слой ультрафиолетового излучения Солнца останутся только живые существа, «спрятавшиеся» под толстым слоем воды или обитающие в пещерах. Люди тоже смогут найти защиту при условии своевременного оповещения. Проблема состоит в том, что губительное излучение прибудет к нам почти одновременно со световой вспышкой, знаменующей появление сверхновой. Только умение распознать звезду, которая находится на пути превращения в сверхновую, не позволит застать человечество врасплох.

В некоторых случаях эволюция сверхновой завершается образованием ультраплотн ой структуры. Если эта структура достаточно массивна, то из–за высокой гравитации свет не может ее покинуть. Такую структуру назвают черной дырой. Любое тело, оказавшееся в поле тяготения черной дыры, притягивается к ней и за судьбой его проследить невозможно. Таким телом может оказаться и звезда. В нашей Галактике обнаружены десятки черных дыр. Все они находятся на большом удалении от Солнечной системы, и угрозы для нее не представляют. Однако нельзя исключить образование черной дыры в опасной близости от Солнечной системы в будущем.

9.2.5 Периодическое ослабление и инверсия магнитного поля Земли

Некоторые авторы, основываясь на недавних исследованиях геофизиков, предположили, что главной причиной Пермо–Триасских вымираний было существенное ослабление магнитного поля Земли, защищающего живые существа от космических лучей, главным образом, от «солнечного ветра» — мощного потока ионизующих частиц, посылаемых Солнцем (в первую очередь электронов, а также протонов и альфа–частиц).

Изучение вулканических пород, сохранивших намагниченность того времени, когда они были жидкой лавой, показало, что практическое обнуление магнитного поля происходило многократно и часто оказывалось связанным с переменой его полюсов (переполюсовкой, инверсией, реверсией). Такие явления происходили со средним интервалом 700–800 тыс. лет. За последние 400 миллионов лет были сотни эпизодов кардинального ослабления магнитного поля Земли и сопутствующей инверсии полюсов (Birk [et al.], 2004). Каждый раз магнитосфера теряла защитные функции, и к проникавшему и ранее из космоса в атмосферу Земли электромагнитному излучению добавлялись мощные потоки заряженных частиц. При этом ионизирующий фон на Земле многократно возрастал.

Здесь следует сделать небольшое отступление. По Дарвину, каждый квант эволюции рождается благодаря последовательному осуществлению двух процессов: возникновению нового признака и оценке его качества, осуществляемой «средой» в самом широком смысле этого слова. Если новый признак в конкретных условиях среды оказывается полезным или нейтральным, он распространяется в популяции, вредный же — элиминируется.

Рассматривавшиеся выше природные катаклизмы (падения астероидов, массированные истечения лавы, глобальные оледенения и, наоборот, потепления) действовали как жесткие, если не сказать жестокие, факторы отбора, приводившие не только к элиминации отдельных признаков, но и к вымираниям видов, не успевших приспособиться к изменившимся условиям среды. Ослабление магнитного поля Земли, которое тоже является природным катаклизмом, принципиально отличается тем, что участвует, главным образом, в первом процессе — образовании мутаций, в том числе, в зародышевой сфере высокоорганизованных организмов. В потомстве эти мутации проявляются как новые признаки.

В обычных условиях определенный уровень фонового мутагенеза обеспечивается: техническими сбоями, к которым следует отнести не исправленные ошибки ДНК-полимераз, допущенные при синтезе ДНК, образование в ходе биохимических реакций активных форм кислорода и азота, возникновение свободных радикалов; поступлением в организм некоторых алкалоидов, циклических соединений, других канцерогенов; радиацией — ионизирующими агентами, каковыми являются космическое электромагнитное излучение (которое не экранируется магнитосферой) и продукты, образующиеся при распадах радиоактивных изотопов калия (40К), углерода (14С), водорода (тритий 3Н), которые присутствуют в организме, клетке и даже в составе ДНК (14С, 3Н). Внешний радиационный фон создают продукты распада изотопов урана и других тяжелых элементов, которые сосредоточены, главным образом, в вулканических породах.

В сумме действие всех упомянутых природных мутагенов, сведенное к рентгеновскому эквиваленту, составляет 1% от дозы рентгеновского облучения, принятой за опасную для функционирования организма (клетки). Именно такие умеренные (редкие) воздействия, нарушающие структуру ДНК, инициируют изменения в ее нуклеотидном составе (мутации), осуществляемые в ходе починки нарушенной структуры (репарация). Об этих мутациях, а также мутациях, возникающих из–за ошибок репликации ДНК, см. п. 3.3.

Совсем иная ситуация возникает в те относительно короткие периоды, когда магнитное поле Земли оказывается по какой–то причине отключенным, и потоки заряженных частиц «набрасываются» на атмосферу Земли, достигая также ее поверхности непосредственно и как потоки генерированных в атмосфере вторичных ионов и вновь генерированных радиоактивных изотопов (14С, 3Н). В результате многократно возрастал радиационный фон и, соответственно, уровень мутагенеза. В эти относительно короткие периоды происходили всплески и развороты эволюционного процесса (McCormac [et al.], 1969; Raup, 1985), подгоняемого глобальными и локальными катаклизмами, участвующими в сортировке мутаций.

За время превращения (эволюции) ответвившихся от линии шимпанзе ранних прямоходящих приматов в людей Ното, живших около 800 тыс. лет тому назад, обнуления магнитного поля Земли произошли несколько раз. Сопутствующие облучения могли внести вклад в эволюцию прямоходящих, которая еще через 600 тыс. лет привела к появлению людей современного типа (Homo sapiens). Таким образом, без периодических исчезновений магнитного поля нас могло бы и не быть.

Однако, происходящие со времени появления Homo sapiens, это и другие явления, влияющие на ход эволюции, могут изменить или даже уничтожить людей.

Согласно полученным к настоящему времени данным, последняя смена полюсов на Земле, а следовательно, и обнуление ее магнитного поля, произошла 780 тыс. лет тому назад, т. е. люди (Homo sapiens) не переживали это явление. Однако весьма вероятно, что очередное ослабление магнитного поля Земли не за горами. Исследования, ведущиеся более 100 лет, показывают, что магнитные полюсы (точки на Земле, где силовые линии магнитного поля направлены вертикально к поверхности) пришли в движение. Северный магнитный полюс (соответствует Южному полюсу магнитного диполя), находящийся сейчас на Севере Канады, движется со скоростью около 50 км/год в сторону Сибири, где окажется через 30–40 лет. Одновременно, Южный магнитный полюс (соответствует Северному полюсу магнитного диполя) перемещается от Антарктиды в сторону Австралии. Параллельно интенсивность магнитного поля Земли систематически снижается. При сохранении нынешнего темпа ослабления собственное магнитное поле Земли может практически исчезнуть к следующему тысячелетию.

Предсказывают, что на этот раз процесс пойдет по самому неблагоприятному сценарию. Отсутствие магнитного поля Земли будет длительным, и помимо увеличения радиационного фона солнечный ветер успеет «сдуть» атмосферу с Земли, как это было, возможно, на Марсе (Solomon [et al.], 2005; Leblanc [et al.], 2009; Terada [et al.], 2009), лишив ее одновременно и жизни. Эти предсказания «конца света» нельзя считать обоснованными, однако возможные последствия ослабления магнитного поля не следует игнорировать.

Проблема осложняется тем, что до настоящего времени нет общепринятого представления о происхождении магнитного поля Земли что, естественно, не способствует установлению причин и механизма его периодических ослаблений и переполюсовок.

Высказывались мнения о роли залежей железных руд в формировании магнитного поля Земли. В частности, вклад может вносить Курская магнитная аномалия, обладающая собственным магнитным полем.

В настоящее время наиболее обоснована модель, согласно которой магнитное поле Земли генерируется, главным образом, электрическими токами в жидком (расплавленном) металлическом ядре, в котором преобладают железо и никель. Отчасти эти токи — хаотические, обусловленные тепловыми эффектами (конвекциями, турбулентностями), отчасти же — упорядоченные, вызванные однонаправленным и равномерным вращением Земли вокруг своей оси. Можно условно разделить жидкое ядро на слои, в которых потоки заряженных частиц обращаются вокруг общей оси со скоростями, зависящими от расстояния до оси вращения и от вязкости в данном сегменте, зависящей от ряда параметров (температура, давление, плотность). Предложена модель, основанная на предположении, что внутренние слои жидкого ядра обращаются быстрее, чем внешние. Соответственно, их можно рассматривать как ротор и статор «магнитного динамо», придающего Земле свойства магнитного диполя, силовые линии которого образуют в околоземном пространстве магнитосферу, заставляющую космическое излучение, включая солнечный ветер, огибать Землю с ее атмосферой.

Вращение Земли вокруг своей оси, если смотреть со стороны Северного полюса происходит против часовой стрелки. Так же направлена постоянная составляющая потоков заряженных частиц в жидком ядре, величина которой тем значительнее, чем выше скорость вращения Земли. Логично полагать, что интенсивность стабильного магнитного поля и направление его силовых линий определяются именно этой составляющей токов в ядре.

О роли вращения планеты в формировании ее магнитного поля свидетельствует тот факт, что Венера, практически лишенная своего магнитного поля, очень медленно вращается вокруг своей оси. Существует проект раскрутки Венеры с целью обретения ею собственного магнитного поля, способного защитить планету от космической радиации.

В рамках модели магнитного динамо ослабление магнитного поля связано с замедлением вращения, а инверсия полюсов происходит при изменении направления вращения. Но с Землей этого никогда не было и без катастрофического столкновения не будет. Зельдович и Рузмайкин (1987) в своем исследовании происхождения магнитного поля Земли назвали переполюсовки изумительными. Добавим, что предшествующие переполюсовкам процессы ослабления магнитного поля Земли сегодня представляются не менее изумительными.

Именно из–за невозможности совместить модель магнитного динамо с явлениями обнуления магнитного поля Земли и инверсии его полюсов некоторые специалисты признают лишь ограниченные колебания величины магнитного поля Земли и незначительные перемещения его полюсов. Однако убедительные альтернативные интерпретации известных экспериментальных (палеомагнитных) данных пока не представлены.

Когда магнитное поле Земли, как предсказывают, на какое–то время (скорее всего, исчисляемое сотнями лет) исчезнет, космические лучи проникнут в атмосферу, и поверхность планеты подвергнется массированному облучению. Парадоксально, но именно космические лучи явятся причиной формирования новой магнитосферы, которая преградит им путь в нижние слои атмосферы (Birk [et al.], 2004). Причиной явится ионизация космическими лучами верхних слоев атмосферы, куда, пока существует магнитосфера планеты, проникает лишь малая доля этих лучей. Потоки заряженных частиц в созданной космическими лучами ионосфере индуцируют формирование магнитосферы, которая будет отводить заряженные компоненты космических лучей от утерявшей свое магнитное поле планеты.

Такой сценарий не является только гипотезой. По данным обследовавших Венеру советских и американских космических станций, на этой планете сложилась именно такая ситуация: свое магнитное поле (магнитный диполь) практически отсутствует, но в наличии поддерживаемая космическими лучами ионосфера, и индуцированная ею магнитосфера (Zhang [et al.], 2007). Однако основания для беспокойства остаются.

Для формирования ионосферы, способной навести достаточно мощное магнитное поле, потребуется некоторое время, в течение которого лишенная своего магнитного поля Земля будет доступна космическим лучам. Кроме того, Земная атмосфера значительно уступает атмосфере Венеры в плотности. Следовательно, и ионосфера не будет столь мощной. Главные вопросы — какова будет длительность этого периода и достаточным ли будет наведенное ионосферой магнитное поле, чтобы предотвратить облучение Земли (Birk [et al.], 2004), поддаются количественным оценкам, которые, возможно, уже проведены.

Если в ближайшие десятилетия ослабление магнитного поля Земли и перемещения его полюсов продолжатся и тем более ускорятся, то впору будет объявлять конкурс на лучшее предложение о защите от первого глобального катаклизма в истории современного человечества (Homo sapiens). Остается надеяться, что будет предложено что- либо получше, чем, пусть и временно, перебраться в пещерные и подводные поселения, а при выходе из укрытия носить одежду, напоминающую доспехи средневекового рыцаря.

Можно ожидать, что в отличие от исчезновения магнитного поля его переполюсовка (если она произойдет) для людей не представит значительные неудобства, разве что придется переименовать концы магнитной стрелки у компаса. Смена полюсов ударит по организмам, жизнедеятельность которых зависит от направленности линий магнитного поля. Это некоторые насекомые (например, пчелы) и, возможно, перелетные птицы. То обстоятельство, что они многократно попадали в переполюсовку и сохранились, свидетельствует об их способности быстро адаптироваться к смене полюсов.

9.2.6 Йеллоустонский супервулканизм

Возобновление дискуссии о событиях давностью около 65 миллионов лет ценно привлечением внимания к катаклизмам земного происхождения, каким был и супервулканизм в Западной Индии. С тех пор подобного по масштабам истечения лавы не было. Однако мощный вулканизм «континентного» масштаба на территории нынешнего Йеллоустонского Национального парка на северо–западе США, который завершился относительно недавно, хорошо исследован. Эти извержения начались более 10 миллионов лет тому назад. Около 2 миллионов лет тому назад произошло суперизвержение, после которого пепел распространился почти по всему Северо–Американскому материку. Последний по времени цикл Йеллоустонского вулканизма начался около 600 тыс. лет тому назад и завершился 70 тыс. лет тому назад. Вулканическая деятельность преобразила ландшафт. Исчезли горные хребты, которые частично расплавились, частично просели благодаря пустотам, образовавшимся на месте вытекшей лавы. Получены данные о локальных вымираниях как животных, так и растений. Людей в Америке тогда еще не было.

Ввиду опасности нового всплеска вулканизма в Йеллоустоне создана специальная лаборатория, призванная следить за состоянием магмы, накапливающейся в земной коре. Это позволит не только вовремя сигнализировать о готовящемся извержении, но и предотвратить его, перенаправив скопившуюся под поверхностью магму (лаву) в естественную или искусственно созданную подземную полость.

Подобные обсерватории–лаборатории необходимы и в других регионах, где возможны выходы больших массивов лавы, грозящие крупной и даже глобальной катастрофой.

9.3 Долгосрочные катастрофы, способные уничтожить жизнь на Земле

Необходимо учитывать возможность, а в каких–то случаях неизбежность долгосрочных катастроф земного и космического происхождения, которые представят угрозу для человечества.

9.3.1 Локальные катастрофы, обусловленные подвижностью литосферных плит и глобальные изменения в расположении материков

Достоверное описание событий земного происхождения, приводивших ранее к массовым вымираниям, имеет не только исторический интерес, но необходимо для понимания последствий, которые похожие события могут вызвать в будущем, а также для приобретения человечеством способности заблаговременно снимать напряжения, которые, накапливаясь, ведут к мощным землетрясениям и извержениям. Во многих случаях эти катастрофы происходят на стыках литосферных плит, являясь элементами долговременного процесса блуждания материков.

Если принять, что человечество будет существовать на Земле долго, по крайней мере, пока существует Солнечная система в ее нынешнем виде, то нельзя обойти вниманием такое чисто земное явление, как движение литосферных плит.

Литосфера — это поверхностная структура Земли, образованная корой и верхним существенно охлажденным и потому вязким слоем мантии. Литосфера испещрена трещинами и фактически образована отдельными плитами, погруженными в жидкую мантию (Trubitsyn [et al.], 2008). Конвекционные потоки в мантии, индуцированные раскаленным ядром, заставляют плиты перемещаться (в настоящий период со скоростью несколько метров за столетие). При этом соседние плиты могут сталкиваться, наезжать друг на друга, и тогда образуются горные хребты, или раздвигаться, и тогда возникают низины и моря. Особое значение придают взаимодействию континентальных и океанических плит. Океаническая плита, обладающая менее толстой корой, «подкладывается» под континентальную, вздыбливая ее, а сама погружается в мантию. В этой зоне (subduction zone) наблюдается повышенный вулканизм и возможно длительное истечение лавы (Silver [et al.], 2008; Korenaga, 2012).

Согласно прогнозам на относительно близкие времена (десятки миллионов лет) Восточная Африка станет самостоятельным материком. В целом, Африка движется на Север, выдавливая Средиземное море, на месте которого и далее на Восток до Месопотамии вырастут горные хребты. В Калифорнии, наоборот, имеет место раздвигание плит, вследствие чего этот регион под аккомпанемент мощных землетрясений превратится в остров. По некоторым прогнозам, Антарктический материк двинется в умеренные широты, его ледяной панцирь будет растоплен, и уровень моря поднимется почти на сто метров. Значительная часть Европы, включая Прибалтику, окажется под водой.

Если перейти к масштабам сотен миллионов и миллиардов лет, то, по мнению многих исследователей, все материки соберутся воедино. В центре предполагаемого суперконтинента окажется то ли Антарктида, то ли Восточная Азия (Mitchell [et al.], 2012) К тому времени температура ядра Земли заметно понизится, мантия загустеет и движение плит замедлится, а затем прекратится. Поэтому не исключено, что суперконтинент уже никогда не распадется на отдельные материки, как это произошло когда–то с Пангеей. Процессы горообразования, происходящие ныне на границе сталкивающихся литосферных плит, прекратятся, а их антипод выветривания горных пород — продолжится. В результате, поверхность Земли станет плоской, а, возможно, превратится в ровное дно Всемирного Океана. Неясно, как в условиях прекращения вулканической активности будет пополняться в атмосфере углекислый газ, являющийся основным участником органического фотосинтеза.

С учетом вышесказанного будущее нашей планеты весьма условно можно разделить на три периода.

Первый период охватывает те несколько миллионов лет, в течение которых будут происходить извержения вулканов, истечения лавы, землетрясения, но карта Земли практически не изменится.

Второй период распространится на следующие несколько сотен миллионов лет. На этот период прогнозируют существенные локальные изменения в разных регионах Земли. Прародина человечества Восточно–Центральная Африка через 50–100 миллионов лет может стать дном нового океана, а земли, представляющие колыбель Западной цивилизации — Присредиземноморье, Ближний и Средний Восток, — окажутся замешанными в толщу хребтов, вздыбившихся в этом регионе по линии столкновения континентальных плит.

Бесследно исчезнут не только древние археологические памятники, но и великие творения средних веков, Эпохи Возрождения, нашего времени. Та же участь постигнет прошедшие через тысячелетия «вечные» города Рим, Афины, Иерусалим, Дамаск, Багдад, а также все, что еще будет создано в этих регионах в более близком будущем. У человечества будет достаточно времени для «зачистки» территорий, оказавшихся в зонах разрушительной тектонической активности. Самые ценные сооружения можно будет перенести в сейсмически спокойные зоны. Туда же из затапливаемых или, наоборот, вздыбливающихся мест будут переселяться люди. Собственно, такие переселения происходили и происходят перманентно, но воспринимаются как отдельные трагические эпизоды, как частые разрушительные землетрясения на Аппенинском полуострове, хотя геофизики уже встроили многие из этих эпизодов в схему миграции плит и, проведя экстраполяции, предсказывают те грандиозные изменения на карте Земли, которые упоминались выше. Правда, есть одно «но». Конвекционные потоки в мантии могут непредсказуемо приобрести иную динамику (менять направление и интенсивность). Соответственно, перемещения литосферных плит, движимых энергией конвекционных потоков, могут менять скорость и направление. Поэтому не придется удивляться (увы, не нам), если в означенное время Африка и Европа не столкнутся, а, наоборот, отодвинутся друг от друга, оставив больше пространства Средиземному морю.

Третий период будущей истории Земли — самый длинный и последний — продлится 3–4 миллиарда лет до ее гибели, о чем мы будем говорить ниже. Согласно прогнозам уже к началу этого периода материки сблизятся или даже вновь соберутся в единый суперматерик (Murphy [et al.], 2009). Ядро Земли остынет, мантия загустеет, конвекционные потоки в ней потеряют былую энергетику, дальнейшее движение материков замедлится до полной остановки, ибо они окажутся впаянными в застывшую мантию. В дополнение к сказанному об этом периоде отметим, что прекращение подогрева Земли изнутри скажется на температуре у ее поверхности и особенно в лишенных солнечного тепла глубинах океана, где сильно похолодает, и вода замерзнет. Это похолодание может усугубиться из–за дефицита вулканических газов в атмосфере, а следовательно, снижения парникового эффекта.

По современным представлениям (см. пп. 9.2.5) ставшее твердым ядро перестанет генерировать магнитное поле, вследствие чего радиационный фон на поверхности Земли резко возрастет со всеми уже обсуждавшимися последствиями. Остается надеяться, что высокая технологичность цивилизации позволит создать искусственное магнитное поле или как–то по–другому защитить Землю от облучения. Человечество будет способно также компенсировать прекращение подогрева Земли изнутри повышением парникового эффекта и/или прямым подогревом планеты с использованием пока недоступных нам источников энергии. Так человечество сможет продлить свое существование на Земле еще какое–то время, возможно, миллиард или даже более лет до наступления космических потрясений, которым невозможно противостоять.

9.3.2 Нарушение стационарных орбит планет и возможность их столкновения

К долгосрочным катастрофам космического происхождения следует отнести изменение орбит планет.

В настоящее время вокруг Солнца по непересекающимся стационарным орбитам обращаются семь планет. В этих условиях их столкновения исключены.

Очевидной причиной изменения орбит планет может оказаться сближение некоей звезды с Солнечной системой. В литературе упоминалась гипотетическая звезда Немезида, которая с периодом около 30 миллионов лет сближается с Солнцем, т. е. фактически образует с ним систему «двойная звезда».

Согласно гипотезе, каждое такое сближение приводит к существенным гравитационным возмущениям во внешних кометных поясах Купера и Оорта. Эти возмущения приводят к учащению столкновений между кометами и изменению их орбит. Большое число комет направляется во внутренние области Солнечной системы, в частности к Земле, что ведет к увеличению числа катастроф. Достаточно тесное сближение звезд чревато тем, что гравитационные возмущения скажутся не только на внешних кометных поясах, но и повлияют на орбиты планет.

До следующего предполагаемого сближения с Немезидой осталось «всего» 15 миллионов лет. Однако периодичность кризисов на Земле

не подтверждается объективными данными: реально за последние 250 миллионов лет массовые вымирания происходили с интервалами 20–60 миллионов лет (Benton, 1995). И в настоящее время нет данных, которые указывали бы на сближение Солнечной системы с массивным объектом, чье гравитационное поле способно повлиять на орбиты планет.

Однако названы достаточно серьезные внутренние причины, реально влияющие на орбиты планет, особенно расположенных близко к Солнцу: их, в том числе Землю, постоянно сносит с орбиты солнечный ветер — поток частиц, исходящих от Солнца. Вспомним идею увода с орбиты астероида с помощью установленного на нем паруса. В данном случае парусами являются сами планеты. В неблизком будущем это может привести к существенному искажению их орбит и столкновению Земли с другой планетой.

Всем известно, что галактики «разбегаются». С другой стороны, наблюдаются и сталкивающиеся галактики. Такая участь, возможно, ожидает через 2–3 миллиарда лет и нашу галактику: существует предположение о ее сближении с галактикой «Туманность Андромеды». Это сближение может вылиться в столкновние (взаимопроникновение) галактик, связанное с мощными гравитационными потрясениями, вызывающими нарушения орбит и столкновения не только планет, но и звезд (см. следующий подпараграф).

9.3.3 Неизбежное исчезновение Земли и альтернатива для человечества: гибель на Земле или переселение на «комфортные» планеты в других звездных системах

Если человечеству удастся преодолеть описанные выше «промежуточные» напасти, сохранив свое пребывание на Земле, то перед ним встанет принципиально новая проблема: не как сохраниться на Земле, а как ее вовремя покинуть. Эта проблема вытекает из неизбежной инволюции Солнца.

О ходе этого процесса можно судить по наблюдениям звезд того же класса, находящихся на разных стадиях эволюции.

Солнце зажглось около 4,6 миллиардов лет тому назад. Через 4–5 миллиардов лет, а возможно и раньше, начнется процесс его угасания. Высказывают разные мнения о том, как будет протекать этот процесс. Традиционно считается, что по мере исчерпания водорода и гелия, поддерживающих реакцию термоядерного синтеза, Солнце будет остывать и сжиматься. При несколько большей его массе было бы не избежать коллапса и образования сверхновой. Более реальна перспектива превращения Солнца сначала в красного карлика, а затем в потухшую звезду с высокой плотностью вещества.

Однако, как утверждают астрофизики, до завершения этого процесса внешние оболочки Солнца, испытывая давление изнутри, распространятся до орбиты Земли. Задолго до физического уничтожения Земли температура на ее поверхности превысит 100 °C, то есть станет несовместимой с жизнью.

Маловероятно, что человечество найдет способ продлить период стабильности Солнца. Очевидный, но вряд ли осуществимый путь, — снабжение горючим Солнца, на котором собственные запасы исчерпаны. У человечества впереди миллиард или даже более лет для решения этой по нынешним меркам неразрешимой задачи. Если к крайнему сроку стабилизировать Солнце не удастся, у людей будет единственный выход — переместиться подальше от него. Казалось бы, простейший вариант — превратить Землю в управляемый корабль, способный (вместе с Луной?) перемещаться на удаленные гелиоцентрические орбиты. Если этот проект осуществить не удастся, люди заселят Марс, естественные и специально созданные спутники Юпитера и других внешних планет. Встанут задачи создания пригодной для дыхания атмосферы, прикрытия от радиации, от которой сейчас Земля защищена мощным магнитным полем, и полное энергетическое обеспечение, в том числе, освещение и отопление, т. к., когда Солнце погаснет, вокруг воцарятся кромешная тьма и космический холод.

Очевидно, что это будут временные прибежища. Более того, есть все основания полагать, что освоение «комфортных» планет в других звездных системах произойдет еще до того, когда люди будут вынуждены покинуть Землю. Под «комфортностью» планеты следует понимать близкую Земле массу планеты, магнитное поле, защищающее поверхность планеты от радиации, наличие воды, приемлемый тепловой режим, присутствие источников энергии, а также возможность создания пригодной для дыхания атмосферы. Для реализации такой возможности к выбранной планете будут посланы автоматические станции, которые после необходимых анализов заселят планету микроорганизмами, способными к фотосинтезу. Они же удалят из атмосферы планеты вредные для людей вещества, например, сероводород.

Уже сейчас ведется поиск таких планет и не безуспешно: с помощью аппаратуры, вынесенной в космос, обнаружены перспективные объекты, и число их увеличивается с каждым годом. Например, недавно планета, по размерам, консистенции и, возможно, климату сходственная Земле, обнаружена в самой близкой к нам звездной системе альфа-Центавра.

Ко времени, когда межзвездные полеты станут технически осуществимы (а для автоматических невозвратных станций это время не за горами), недостатка целей не будет. А пока в качестве полигонов можно или даже необходимо использовать уже доступные планеты

Солнечной системы: Венеру, Марс, спутники Юпитера. Однако искусственное изменение природы на «заповедных» планетах — предмет дискуссий.

Человечество инстинктивно или, что возможно, точнее, интуитивно устремлено в космос в предвидении того, что Земля останется гнездом человечества, из которого оно в буквальном смысле этого слова вылетит для расселения в ближнем и дальнем космосе. По современным оценкам наша Вселенная в ее нынешней форме будет существовать не менее 20 миллиардов лет. Это значительно дольше, чем оно может провести на Земле, т. е., человечество — скорее космическая цивилизация, чем земная.

Есть авторы, которые заглядывают дальше — в те совсем отдаленные времена, когда в бесконечно расширившейся Вселенной все упорядоченные структуры рассыпятся в прах и энтропия достигнет максимума — наступит ее термодинамическая смерть. Примечательно, что с весьма оптимистичными прогнозами выступают профессиональные физики. Так, английский астрофизик П. Девис (1985) пишет: «Даже если Галактика, в конце концов, когда ее звезды угаснут, станет неподходящей для жизни, можно надеяться, гто технологигеская цивилизация за отпущенные ей миллиарды лет добьется успеха в преодолении этой трудности. Можно предсказать, гто такая цивилизация создаст искусственную среду, пригодную для жизни и позволяющую существовать бесконегно долго».

Еще раньше другой физик (Dyson, 1979) высказал мнение, что в период охлаждения Вселенной, который начнется через 10–20 миллиардов лет, природа человеческой плоти вынужденно будет изменена, чтобы мыслящие структуры оказались приспособлены к существованию без воды, без атмосферы, при температуре, близкой абсолютному нулю.

Очевидно, речь идет о некоей «мыслящей материи», способной существовать и преумножаться в открытом космосе. Пока остается только пожать плечами.

Устремленность людей в космос уже проявилась в том, что усилиями одного поколения менее, чем за полвека, освоено и эффективно используется околоземное пространство, люди побывали на Луне, где вскоре появятся поселения, роботы обследуют Марс, который также скоро посетят люди, наконец, автоматическая станция покинула пределы Солнечной системы и, хотя и без определенной цели, движется в межзвездном пространстве. Поэтому не приходится сомневаться, что звездолеты начнут строить сразу после появления технических возможностей, и сложностей с формированием команд космонавтов, по сути дела переселенцев, не будет. И эта космическая Одиссея, наращивая темпы, будет продолжаться не миллионы, а миллиарды лет, которые человечество еще может провести на Земле. Естественно, в этот период будет налаживаться двустороннее движение. Но здесь возникнут сложности, которые по современным представлениям непреодолимы.

Реальная скорость полета для кораблей с применяемыми ныне двигателями на химическом топливе, запасаемом не только на разгоны, но и торможения, не превысит одну тысячную скорости света.

Расстояние до ближайших звезд около четырех световых лет (38 триллионов километров), а до звездных систем, где уже обнаружены «перспективные» планеты, — в несколько раз больше. Получаем путешествие к ближним звездам длительностью тысячи и десятки тысяч лет в один конец. Таким образом, даже если длительность жизни достигнет биологического предела (по современным представлениям — 120–130 лет), к месту назначения прибудут далекие потомки покинувших Землю людей. Вряд ли такая перспектива будет признана удовлетворительной.

Единственный выход, который можно сейчас предложить, следует из специальной теории относительности: необходимо обеспечить скорость полета космического корабля, близкую скорости света (для наблюдателя на Земле).

С приближением скорости корабля к скорости света замедление хода времени на корабле (по данным сверки часов при возвращении корабля на Землю) станет все более значимым. При этом по ощущениям присутствующих на корабле время протекает нормально, но расстояние до цели сокращается. Из уравнений релятивистской механики следует, что при скорости корабля 0,95 скорости света путь до ближайших звезд (4–10 световых лет) займет 200–500 дней, а при скорости корабля 0,9995 скорости света те же цели будут достигнуты за недели. При еще большем приближении скорости корабля к скорости света стали бы реальными полеты к центру нашей Галактики и межгалактические перелеты. Правда, космонавтам будет психологически нелегко после нескольких месяцев или лет полета вернуться на Землю, где прошли миллионы лет.

Если говорить о практической осуществимости таких полетов, следует рассмотреть два аспекта: технический или физиологический.

В принципе, околосветовой скорости может достигнуть корабль с двигателем на химическом топливе, однако практически это неосуществимо из–за необходимости запастись непомерным количеством топлива.

Уже сейчас идет дискуссия о двигателях будущего. Наиболее перспективным представляется фотонный двигатель, в котором генерируется электромагнитное излучение, или, что то же, не имеющие массы покоя фотоны, покидающие корабль со скоростью света, и это позволит развить максимальную тягу.

Первоначальный разгон корабля может быть осуществлен путем взрывов серии термоядерных устройств под его днищем. Другой вариант первоначального разгона — солнечный парус. Кроме того, разгон корабля можно осуществить с помощью стационарных лазеров, установленных за пределами атмосферы.

Дальнейшее ускорение корабль будет приобретать с помощью термоядерной установки, использующей в качестве топлива межзвездный водород (Редже, 1985). На таком корабле путешествие к ближайшей к нам звезде альфа Центавра (расстояние от Земли 4,2 световых года) с возвращением домой сможет совершить одно поколение астронавтов.

Сейчас эти рассуждения могут восприниматься как несбыточная фантазия. Однако напомним, что уже запущен проект запуска в ближайшее время миниатюрной модели космического корабля, которую луч лазера разгонит до половины скорости света. Через 20 лет после запуска модель достигнет ближайших звездных систем. Естественно, это еще очень далеко до настоящего космического корабля, перемещающегося с околосветовой скоростью. Однако посмотрим, какими были автомобили и аэропланы немногим более ста лет тому назад. А на создание указанного космического корабля человечеству отпущены даже не тысячелетия, а миллионы и более лет.

Проводимые параллельно физиологические исследования должны дать ответ на вопрос: способен ли организм человека сохранить жизнеспособность в корабле, движущемся с околосветовой скоростью в межзвездном пространстве? В первую очередь, отмечают опасность повышения радиационного фона. Свет звезд, расположенных по курсу корабля, благодаря эффекту Доплера превратится в жесткое рентгеновское излучение, от которого потребуется защита. Сложнее обстоит дело с межзвездным веществом. Это вещество представлено атомами (прежде всего, водородом и гелием), молекулами, а также пылевыми частицами, образованными, главным образом, углеродом и кремнием. Плотность межзвездной среды неоднородна. Средняя концентрация водорода составляет один атом в кубическом сантиметре. На месте взрыва сверхновой заполненность пространства веществом существенно выше. Для корабля, движущегося с околосветовой скоростью, все частицы, с которыми он встречается, являются релятивистскими. Они способны прошить корпус корабля, выполненный из современных легких сплавов, и создать в нем радиационный фон, который губителен для человека. Эту проблему можно решать генерированием перед кораблем магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы, и созданием материалов, сочетающих легкость и высокую радиационную защиту.

Присутствие в межзвездной среде водорода и гелия может иметь и положительное значение, если удастся реализовать идею использования их в качестве топлива в соответственно сконструированных двигателях. Здесь одной из главных проблем будет сбор и доставка межзвездных газов в достаточном количестве к двигателю корабля.

Развитие представлений о гравитации, пространстве и времени, а также астрономические наблюдения последних лет обозначили новые подходы к проблеме межзвездных перелетов. Доказано существование сгустков материи, получивших название «черные дыры». Благодаря высокой гравитации черные дыры способны удерживать тела и свет, которые пропадают бесследно, если оказались слишком близко (проникли за «горизонт событий»). Черные дыры, в которых остановлено течение времени, обнаружены в разных уголках Вселенной, в том числе, в нашей Галактике.

Некоторые современные теории допускают также формирование структур, отличающихся от черных дыр наличием не только входа, но и выхода. Соответственно, нет горизонта событий, и можно наблюдать, что происходило внутри и по ту сторону структуры, которая может представлять собою пространственно–временной канал, соединяющий удаленные (по обычным меркам) области пространства. Такие каналы названы кротовыми норами (wormholes) (Morris and Thorne, 1988; Visser [et al.], 2003; Bronnikov [et al.], 2006; Kanti [et al.], 2011).

Согласно этой гипотезе пространство во Вселенной можно представить как свернутую ленту, витки которой соединены трубчатыми перемычками — кротовыми норами (ил. 18). Обычный путь в пространстве, как тел, так и света, проходит по ленте, но может быть многократно сокращен использованием кротовых нор для перескоков с витка на виток.

Сейчас уже выработаны некоторые критерии, позволяющие при астрономических наблюдениях отличить кротовую нору от черной дыры. Так, по результатам наблюдения свечения вокруг объекта в центре Галактики (Стрелец А), он, возможно, будет переквалифицирован из черной дыры в крупную кротовую нору.

Однако реальное существование «проходимых» кротовых нор (traversable wormholes), которые могут служить транспортными артериями для звездолетов с людьми, не очевидно. В местах формирования кротовых нор, как и черных дыр, высокая гравитация, которая разрушит корабли и раздавит людей, если не применить антигравитационные меры. Эти меры необходимы также для стабилизации самой дыры, которая в условиях высокой гравитации имеет тенденцию к схлопыванию ее стенок. Высказывались гипотезы о необходимости присутствия в проходимых кротовых норах необычного вещества, создающего отрицательную гравитацию, препятствующую схлопыванию норы и снижающую гравитационную нагрузку на корабль и его экипаж.

Другой подход — использовать для прохождения достаточно длинные кротовые норы в областях с умеренной гравитацией. Правда, время прохождения такой кротовой норы существенно возрастает.

Если гипотеза существования и проходимости кротовых нор подтвердится, то еще много усилий понадобятся для решения фундаментальных и технических проблем, связанных с их практическим использованием. Следует напомнить также, что черные дыры и потенциальные кротовые норы локализованы вблизи центра Галактики, т. е. на расстоянии около 50 тыс. световых лет, и, чтобы воспользоваться услугами кротовой норы, туда еще нужно долететь.

Из двух описанных выше подходов к прорыву к звездам и дальше во Вселенную более реалистичным (или менее фантастичным) представляется первый, основывающийся целиком на техническом прогрессе — создании новых материалов, новых конструкций ракетного двигателя, новых методов защиты от встречного потока космических частиц и др.

Второй подход зависит, в первую очередь, от природных явлений (структур), например, кротовых нор, существование которых под вопросом и ограничено областями с высокой гравитацией, что делает весьма сомнительным их практическое использование для пролета кораблей.

Около 100 тыс. лет тому назад небольшая группа людей Ното sapiens покинула свою колыбель — Восточную Африку и стали распространяться по всем континентам. Этот процесс завершился около 15 тыс. лет тому назад заселением обеих Америк. Пройдет относительно немного времени, возможно, меньше миллиона лет, и также небольшие группы людей в звездолетах начнут покидать Землю и отправляться на поиск новых мест обитания сначала в пределах Солнечной системы, а затем в ближайших и все более дальних «комфортных» звездных системах, расширяя круг обитания человечества, все более превращая его в космическое сообщество.

Протяженность нашей Галактики «Млечный путь» 100 тыс. световых лет. По весьма приближенным расчетам людям понадобятся (без использования пока еще весьма гипотетических кротовых нор) порядка 10 миллионов лет, чтобы обозначить свое присутствие в самых отдаленных уголках нашей Галактики.

Завершающий и самый грандиозный этап распространения людей — преодоление ими межгалактического пространства, заселение других галактик и всей Вселенной — при освоении скоростей, максимально приближенных к скорости света, возможен, но по современным представлениям — с потерей связи, так как обмен посланиями будет занимать миллионы лет (напомним, что расстояние до ближайших галактик более двух миллионов световых лет). При такой задержке сигнала (не говоря о длительности полета 2 миллиона лет) оперативное управление работой автоматической станции невозможно. Поэтому полет на заранее подготовленный «плацдарм» в другой галактике практически исключен и всегда будет авантюрой. Правда, если характер людей не изменится, то энтузиасты, готовые участвовать в ней, всегда найдутся.

Возможно, людям придется ограничить свою страсть к распространению объектами своей Галактики, протяженность которой 100 тыс. световых лет, насчитывающими «всего» 200 миллиардов звезд.

Впрочем, с иной, весьма крупной галактикой, человечеству предстоит познакомиться очень близко. Перефразировав известную поговорку, можно сказать: если людям не суждено долететь до других галактик, то, по крайней мере, одна галактика прилетит к людям сама. Еще в начале XX века с использованием спектрометрии было определено, что галактика Андромеда («Туманность Андромеды») движется на сближение с Землей (с нашей галактикой). Скорость сближения — 300 км/с, и встреча может состояться через 3 миллиарда лет (Сох [et al.], 2007). Андромеда — крупнейшая (диаметр около 220 тыс. световых лет) в Местной группе галактик. В «Туманности Андромеды» около триллиона звезд, обнаружены десятки массивных черных дыр, есть планетные системы.

Вектор движения Андромеды и сопровождающих ее малых (сателлитных) галактик еще не уточнен. Возможно, галактики только сблизятся и разойдутся на «встречных курсах». В сближенном состоянии галактики будут находиться более 100 миллионов лет. Исследовательские станции, как автоматические, так и с людьми, могут быть высланы навстречу, имея в виду, что расстояние между сближенными, но не столкнувшимися галактиками останется большим — как минимум, десятки световых лет. Тем не менее, астрофизики и биологии смогут решить интересующие их вопросы. Следует полагать, что к тому времени собственная наша Галактика будет исследована вдоль и поперек.

Возможно, в «Туманности Андромеды» и/или ее сателлитах будут определены самовоспроизводящиеся клеточные, в том числе, многоклеточные сложно организованные структуры, т. е. обнаружат жизнь, развившуюся вне Земли. Станет ясно, наконец, существуют ли в приблизившихся галактиках цивилизации. Не исключено, что и там заинтересуются сближением с нашей галактикой и будут, как мы уже предполагали выше, искать в ней жизнь и разум. Можно представить, что исследовательские корабли отправятся с двух сторон, и встреча галактических цивилизаций состоится где–то на полпути.

Нами рассмотрен мягкий вариант встречи двух галактик, которые сблизятся и разойдутся на встречных курсах, как в море корабли. Ситуация будет куда сложнее и страшнее, если сближение окажется слишком тесным и галактики притянутся друг к другу или они сойдутся «лоб в лоб». Дальнейшая судьба обеих галактик зависит от деталей, которые сейчас невозможно предвидеть. Если ядра галактик разминутся, то галактики сохранят самостоятельность, хотя и выйдут из «клинча» в той или иной мере потрепанными из–за неизбежных столкновений звездных систем. Если же ядра галактик сольются, то объединятся и галактики в целом. При этом следует ожидать мощных гравитационных потрясений, связанных, в частности, с взаимодействием черных дыр, обнаруженных в ядрах обеих галактик.

Для живых существ представят опасность нарушения стационарных орбит и интенсивные потоки жесткого излучения. Вместе с тем, звездные системы обеих галактик, оказавшиеся на достаточном расстоянии от зоны прямого столкновения, не претерпят изменений и сохранят жизнь, если она там уже была. Именно эти системы станут целевыми для переселения с Земли. Сближение с «Туманностью Андромеды» может перекрыться по времени с инволюцией Солнца и необходимостью в связи с этим покинуть Землю, о чем говорилось выше. Естественно, полеты должны иметь конкретные цели — заранее изученные пригодные для освоения экзопланеты в звездных системах, которые будут признаны безопасными при столкновении галактик.

Однако научные прогнозы на, мягко говоря, непростое будущее свидетельствуют, что расслабиться человечеству не придется никогда. Развитие цивилизации возможно только по восходящей, ибо остановка или упадок приведут к ее гибели. Скорее, вопрос в другом: будут ли поспевать научные и технические достижения за все более сложными проблемами, от решения которых зависит судьба человечества?

Поэтому перманентно решаемой задачей будет увеличение интеллектуальных возможностей отдельных людей и всего человечества. Именно этой проблеме посвящена следующая глава этой книги.

Глава 10 ПРОТИВОСТОЯНИЕ ВНУТРЕННИМ (ЗЕМНЫМ) И КОСМИЧЕСКИМ УГРОЗАМ, КАК И ОСВОЕНИЕ ДАЛЬНЕГО КОСМОСА, МОГУТ ПОТРЕБОВАТЬ ПОВЫШЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА ЛЮДЕЙ

Имея в виду перспективу очень длительного существования человечества и необходимость в связи с этим проявить готовность к решению задач поистине вселенского масштаба, целесообразно поставить вопрос: достаточны ли интеллектуальные возможности людей для решения проблем, которые уже стоят перед человечеством, и проблем, которые возникнут в будущем? При негативном или неубедительном ответе на этот вопрос необходимость повышения интеллектуального потенциала человека становится очевидной.

Из сказанного в предыдущей главе можно сделать вывод, что для решения ряда уже поставленных задач желательно в каких–то случаях поднять интеллектуальный потолок человечества.

Приступая к обсуждению этого вопроса, необходимо учитывать, что ресурс, из которого черпаются личности, способные стать выдающимися учеными, отнюдь не представляет все человечество, а в наше время, в лучшем случае, 20%. Остальные 80% либо безграмотны, либо не готовы воспринять научное мировоззрение, в рамках которого, единственно, возможно решение проблем, стоящих перед человечеством. Поэтому расширение указанного ресурса является синонимом распространения научного мировоззрения. Ряд вопросов, связанных с этой проблемой, рассмотрены в следующем параграфе.

10.1 Научное мировоззрение и проблема оценки интеллектуальных возможностей человека

Научно–техническую революцию, которая началась около 150 лет тому назад (дарвинизм, безусловно, является ее элементом), можно рассматривать как взлет пассионарности небольшой части человечества. Невозможно перечислить все достижения, которые принесла эта

революция человечеству в комфортности быта, в медицинском обслуживании, в скорости передвижения, в средствах информации и общения. Удержит ли научно–технический прогресс принятый им в XX веке высокий темп развития зависит в первую очередь от того, сохранит ли научное мировоззрение, на базе которого это развитие состоялось, завоеванный им престиж. Его альтернатива — религиозное мировоззрение, зародившееся с первыми проблесками человеческого разума. Современные религии сформировались много лет тому назад: 3000— 2500 (буддизм, иудаизм), 2000 (христианство), 1400–1300 (ислам). В те времена уже сформировались основные представления о человеческой морали («что такое хорошо, и что такое плохо?») В «западном» мире все знают о сформулированных в Библии десяти заповедях. По сути, это свод законов, которые должны соблюдать верующие иудеи и христиане. Из Библии же мы знаем, как часто их нарушали в библейские времена. Библейские заповеди и аналогичные предписания других религий как нарушались, так нарушаются и поныне. Войны, убийства по разным поводам и без повода, коррупция и просто воровство, измены, ложь — все это прямые нарушения заповедей. Однако из этого не следует, что заповеди не оказали, не оказывают и не будут оказывать влияния на гуманизацию людей. Можно представить, куда свернуло бы человечество, не будь у него морального ориентира — заповедей.

В отличие от гуманистических ценностей, полностью сохранивших значение с библейских времен, суждения о явлениях природы в те времена были и еще долго оставались весьма примитивными, и именно такими они зафиксированы в Библии и других канонизированных источниках. А это означает, что для верующего Земля — центр мироздания, человек создан отдельно от остального живого мира, а не является продуктом эволюции этого самого мира, как доказывал Дарвин и подтверждено многочисленными находками палеонтологов. Вера в описанные в Библии чудеса, а также в чудеса, описанные позже и признанные как таковые церковью, также является необходимым признаком настоящей религиозности.

Иногда приходится слышать, что научное мировоззрение, которое приравнивают к атеизму, тоже является верой (в то, что Бога нет). Однако коренное различие мировоззрений заключается именно в том, что придерживаться научного подхода означает ничего не принимать на веру: всегда нужны доказательства, предоставленные экспериментами или расчетами. Только доказательства служат основанием для вывода о справедливости или ошибочности сделанного предположения. Именно такой подход, поначалу неосознанный, был, есть и останется главным двигателем прогресса человеческой цивилизации. Вне этого подхода невозможны публикации в тщательно реферируемых научных журналах и, следовательно, его придерживаются все естествоиспытатели. При этом многие из них позиционируют себя как верующие. Таким был выдающийся математик и физик–теоретик Н. Н. Боголюбов, возглавлявший в течение многих лет Объединенный институт ядерных исследований в Дубне. Вместе с тем, трудно предположить, чтобы такие ученые представляли себе мироздание и появление жизни на Земле так, как это 2500 лет тому назад было описано в Библии. В Западном мире люди с двумя мировоззрениями составляют большую часть населения. Трудно себе представить, чтобы в самой передовой в научном отношении стране, США, был избран президент, открыто позиционирующий себя как атеист. Для психолога может представить интерес вопрос: каким образом удается избежать раздвоения личности верующему астроному, изучающему обращение планет, в том числе Земли, вокруг Солнца или верующему биологу, специализирующемуся на эволюции живого мира, в частности, на эволюции человека? Однако сам факт мирного уживания в одном человеке диаметрально противоположных мировоззрений, а также отсутствие опасности проследовать на костер, как Джордано Бруно, или быть вынужденным отказаться от своих научных убеждений, подобно Галилею, дает надежду на спокойное разрешение в будущем ситуации раздвоения личности.

Показательны мировоззренческие трансформации самого Ч. Дарвина. Он рос в еще достаточно плотной религиозной среде первой половины XIX века, и сам признал свою теорию «еретической». В Интернете выложена подборка мировоззренческих высказываний Дарвина, сделанная Татьяной Волобуевой. В письме одному из своих последователей Дарвин писал: «Как гестный геловекя пришел к вескому заклюгению, гто независимо сотворенных видов не существует и гто виды суть только сильно выраженные разновидности». В другом письме Дарвин отмечает иную свою «ересь» — отрицание предначертанное ™ развития Вселенной, в целом, и жизни на Земле, в частности: «…я не могу не смотреть на вселенную как нарезультат слепого слугая, и не могу усмотреть и доказательств благотворного преднагертания, или вообще какой–либо преднамеренности в деталях». И еще: «Так понемногу закрадывалось в мою душу неверие, и, в конце концов, я стал совершенно неверующим». Однако впоследствии, судя по высказываниям в автобиографии и в последнем издании теории эволюции, Дарвин отказался от полного атеизма в пользу деизма, т. е. признания роли Бога в создании Вселенной и действующих в ней законов. Развитие Вселенной происходило по этим законам, но уже без чьего–либо вмешательства.

Возможно, в какой–то период эти взгляды были близки и Эйнштейну. На вопрос о его религиозных воззрениях Эйнштейн отвечал: «я не верю в бога, вмешивающегося в судьбы людей». Деизм вряд ли может рассматриваться как религия. Служителям культа и большинству верующих необходимы регулярные обращения к Богу (молитвы) с просьбами об отпущении грехов и о помощи. Очевидно, что в рамках деизма такие обращения к давно отошедшему от дел Богу лишены смысла. Скорее, деизм смыкается с мировоззрением тех атеистов, которые считают, что возможности человеческого разума ограничены, и подобно деистам допускают неспособность людей познать природу некоторых явлений и законов природы, в том числе, и происхождения Вселенной. Однако атеисты не приписывают Богу авторство в тайнах мироздания. Тем самым они декларируют доступность этих тайн для познания, по крайней мере, в принципе — так как неизвестно, достаточно ли для раскрытия этих тайн интеллекта самых талантливых ученых и даже объединенного разума всего человечества, использование которого представляется возможным на базе уже существующих информационных технологий. Можно привести примеры, подтверждающие эти сомнения.

Следующим за созданием теории относительности шагом в раскрытии тайн мироздания, по замыслам Эйнштейна, должна была стать общая теория поля, включающая поле гравитации. Решению этой задачи Эйнштейн посвятил более 30 лет, но окончательное решение не пришло. Его нет и по сей день, хотя к работе подключились многие выдающиеся физики–теоретики. Есть и другие задачи в космологии и иных областях физики, а также в математике, вполне корректно поставленные, но, несмотря на усилия, прилагаемые многими учеными, не поддающиеся решению. С накоплением экспериментальных данных будут возникать новые, еще более сложные вопросы. От их своевременного решения будет зависеть, насколько оперативно человечество сможет реагировать на опасные ситуации, возникающие на самой Земле и в окружающем космосе, и, соответственно, как долго оно будет существовать.

Сказанное делает весьма актуальной проблему оценки предельных возможностей человеческого мозга. Объективную оценку нашим мыслительным возможностям могли бы дать существа, которые по своему интеллекту и уровню научно–технического развития существенно выше людей. Примером такой оценки является проведенный людьми анализ интеллекта человекообразных обезьян. Современные исследования показывают, что интеллект взрослых особей шимпанзе и орангутангов не превышает интеллект трехлетнего ребенка (Herrmann [et al.], 2007). Однако результат подобного эксперимента неоднозначен и зависит от того, сколь ранним и длительным было общение подопытных обезьян с людьми. В данном эксперименте обезьяны были взяты из питомника, и в раннем возрасте, когда формируются основанные на приобретенных впечатлениях нейронные сети, они практически не общались с людьми. Очевидно, они находились в неравных условиях по отношению к параллельно тестируемым детям, которые с рождения постоянно находились в тесном общении с взрослыми людьми (родителями). Напомним, что маленький ребенок, по той или иной причине лишенный на длительный период человеческого общества, впоследствии уже не может наверстать упущенное в развитии интеллекта. Эти факты согласуются с представлениями о роли впечатлений и умственных (интеллектуальных) нагрузок в формировании «осмысленных» нейронных сетей в раннем возрасте. Из сказанного следует, что для чистоты эксперимента обезьян следовало с рождения содержать (воспитывать) в семьях образованных людей, чьи дети также участвуют в эксперименте (Рамбо и Биран, 2000; Bodamer and Gardner, 2002; Boesch, 2007; Herrmann, 2010).

Если бы на Земле действительно высадились высокоинтеллектуальные пришельцы, то для выяснения истинных интеллектуальных возможностей «подопытных» людей им пришлось бы поселить их с младенчества в своих семьях. Вполне возможно, что благодаря тесному общению с представителями более развитой цивилизации будут активированы неиспользуемые резервы человеческого мозга, и интеллект этих людей окажется сравнимым с интеллектом пришельцев.

Однако все это из области фантастики. Умных пришельцев можно и не дождаться, а понять достаточно ли мы сами умны, чтобы противостоять грядущим катаклизмам, о которых много говорилось выше, было необходимо еще вчера. Если думать о ближайшем будущем, то возможность получить «взгляд сверху» на интеллектуальные возможности людей может дать выполнение программы по раннему выявлению и обучению «феноменально» талантливых людей, о чем пойдет речь в следующем параграфе.

10.2 Важность выявления людей, обладающих спонтанным даром «феноменальных» способностей

Помимо повышающего интеллект генетического отбора, основанного на накапливании и комбинировании определенных мутаций, результаты которого проявляются в грядущих поколениях, необходимо оптимальное использование уже присутствующего у человечества интеллектуального потенциала. В связи с этим следует вспомнить о крайне редких, но всегда присутствующих в популяции личностях, обладающих уникальными способностями, которые обычно не передаются потомству, и, следовательно, не связаны с генными мутациями. Наиболее очевидная причина их проявления — образование нестандартных («ошибочных») межнейронных контактов в процессе формирования нейронных сетей головного мозга в позднем эмбриогенезе и послеродовом периоде (Мосевицкий, 2003).

Стандартные контакты нейронов с определенными для каждого из них клетками–мишенями отработаны с участием естественного отбора. Поэтому следует ожидать, что в большинстве случаев отклонения от стандартной системы контактов нейтральны или приводят к снижению умственных возможностей. Однако некоторые необычные сочетания синаптических контактов могут привести к позитивному эффекту — повышению возможностей в определенной области интеллектуальной деятельности (точные науки, литература, музыка, рисунок). Интеллектуальное разнообразие людей проявляется уже в раннем возрасте: в любом детском коллективе найдутся и малоспособные, и середняки, и те, кому все или что–то определенное дается легче, чем другим.

В рассматриваемом нами контексте интерес представляют выдающиеся «позитивные» отклонения, которые часто объединяют термином «феноменальная память», хотя можно говорить и о феноменальных способностях.

Один из примеров — житель штата Юта (США) Ким Пик (Kim Peek), «болезнь» которого — абсолютная память. Ким Пик запоминает дословно все, что прочитал, и производит в уме сложные арифметические вычисления с многозначными числами. Вместе с тем, он в каких- то проявлениях неадекватен (аутист). Писатель Б. Морроу под впечатлением встречи с К. Пиком написал сценарий фильма «Человек дождя». Томография выявила значительные анатомические аномалии в мозге К. Пика, особенно в его левом полушарии. Отсутствует также мозолистое тело — сплетение нервных волокон, скрепляющих оба полушария.

Известны люди, которые обладали аналогичными сверхспособностями, но у них практически отсутствовали признаки аутизма. В Латинской Америке объявился человек, запомнивший 150 тыс. знаков после запятой в иррациональном числе «пи» (отношение длины окружности к ее диаметру). Предыдущий рекорд (80 тыс. знаков) принадлежал жителю Японии. Можно вспомнить Вольфа Мессинга, демонстрировавшего феноменальную интуицию. К этому списку следует добавить нового уникума — темнокожего лондонца Стивена Уилтшира. Его феноменальная зрительная память в сочетании с даром художника проявилась в способности воспроизвести по памяти виденное им с фотографической точностью. Впечатляющие иллюстрации, демонстрирующие способности Стивена Уилтшира, легко найти в Интернете. Отмечено, что ему свойственна также уникальная слуховая память в сочетании с музыкальным слухом: прослушав в театре оперу, он затем всю ее напел.

В этих исследованиях могут быть полезны специальные методы окрашивания нейронов и их отростков аксонов, позволяющие проследить межнейронные контакты, в том числе и нестандартные. Можно надеяться, что в некоторых случаях удастся найти зависимость между структурным изменением в мозге (причина) и ментальными и поведенческими проявлениями (следствие).

Инструментом в этих экспериментах должна стать высокоэффективная томография мозга, которая позволит выявить не только зоны, активированные в тех или иных ситуациях (см. Kahn [et al.], 2004), но и такие тонкие анатомические эффекты, как различия в межнейронных контактах.

Часто людям с «феноменальной памятью» приписывают определенную форму слабого аутизма, названную по имени врача, впервые ее описавшего, синдромом Аспергера. Его основные симптомы: сложности в общении (в социальных взаимодействиях), фанатичность в выполнении определенного вида занятий, особенности в распознавании образов и др. Высказывалось мнение, что Ньютон и Эйнштейн «обладали» этой формой аутизма. Это предположение не может быть проверено, но и ныне можно указать несколько здравствующих «кандидатов» в члены этого почетного клуба.

Нельзя не упомянуть гипотезу, которая может показаться фантастической, но само существование людей с феноменальными способностями дает ей право на существование.

Некоторые нейрофизиологи пришли к выводу о присутствии в левой височной доле человеческого мозга некоего «центра подавления гениальности». При отключении левого полушария (что, очевидно, могло иметь место у К. Пека) отключается и указанный центр, благодаря чему способности человека резко возрастают. Естественно, что грубое нарушение структуры мозга, что наблюдалось у К. Пика, ведет и к другим изменениям мыслительной деятельности, как правило, дегенеративным. Однако можно предположить и щадящий путь отключения указанного центра, когда дегенеративные последствия отсутствуют.

Такой подход соответствует оптимистичному утверждению, что практически каждый человек — потенциальный гений, но его высокие способности не проявляются из–за блокирующего действия «центра подавления гениальности». Весьма соблазнительно принять эту гипотезу за истину, т. к. активирование уже существующих и сохраняемых в латентной форме возможностей, как правило, много проще, чем их создание. Однако следует повременить до получения подтверждающих данных в научных журналах.

Как правило, феноменально способные люди приобретают известность уже в зрелом возрасте, демонстрируя свои возможности на эстраде. На самом деле, число таких людей на Земле может оказаться существенно больше. Однако, не получив должного образования и проведя всю жизнь в малообразованном окружении, они даже не подозревают о своих уникальных качествах так же, как не подозревают о них окружающие.

Очевидно, следует периодически проводить массовые (глобальные) тестирования детей 6–10 лет, направленные на выявление качеств, присущих феноменально талантливым людям. Если тестирование еще нельзя сделать сплошным, то особое внимание следует уделить регионам с низким уровнем народного образования, т. к. именно там вероятность «проморгать» потенциального гения особенно велика. Если выявленные еще детьми гении получат современное образование и будут приобщены к науке, то, возможно, именно с их участием будут предложены новые подходы к решению пока не решаемых задач. Образно говоря, получившие соответствующее образование феноменально способные люди позволят заглянуть далеко за горизонт знаний, который является интеллектуальным пределом даже для ведущих ученых. Если эти надежды оправдает хотя бы один открытый благодаря предпринятому поиску инженер, физик или математик, то все затраты окажутся оправданными.

10.3 Продолжается ли естественный (эволюционный) процесс развития мозга у современных людей?

Прежде чем перейти к обсуждению заявленной в названии настоящего параграфа проблемы, следует убедиться в сохранении человечеством способности к естественному отбору на примере легко регистрируемых признаков, связанных, как правило, со средой обитания. Результаты многих исследований показывают, что такую способность человечество сохранило (Swallow, 2003; Tishkoff and Verrelli, 2003; Chen [et al.], 2007; Lao [et al.], 2007; Kelley and Swanson, 2008; Pickrell [et al.], 2009; Scheinfeldt [etal.] 2009; Xue [etal.],2009; Scheinfeldt [et al.], 2011). Например, у тибетцев, обитающих на высоте более 5000 метров, где приезжие не могут долго находиться из–за недостатка кислорода, обнаружена мутация, обеспечивающая повышенное содержание в крови гемоглобина.

Другая сравнительно недавно распространившаяся мутация, обеспечивающая способность во взрослом возрасте переваривать лактозу, а следовательно, позволяющая использовать молочные продукты в пищу не только грудным детям, но и взрослым. Очевидно, что присутствие такой мутации у скотоводов давало большие преимущества в борьбе за существование. Таким образом, единственный сохранившийся вид людей Homo sapiens обнаруживает способность к естественному отбору при соответствующих условиях среды.

10.3.1 Распространение новых вариантов генов, контролирующих размеры головного мозга и интеллект

Спецификой эволюции Ното от самых ранних форм до появления современного человека был рост объема черепной коробки и, соответственно, увеличение головного мозга. Был ли фактором отбора именно рост объема головного мозга или некий сцепленный признак, в настоящее время неизвестно. Объем мозга современного человека (в среднем, 1350 см^3) в три раза больше мозга шимпанзе и ранних гоминин. Увеличение размеров мозга происходило, главным образом, за счет коры больших полушарий (новая кора), несущей ответственность за познавательные функции (Molnar, 2006).

Полная расшифровка вслед за геномом человека также генома шимпанзе позволила осуществить их прямое сопоставление. Общее различие по нуклеотидному составу — 1,2% (Cheng [et al.], 2005). Казалось бы, это различие незначительно, однако в абсолютном исчислении оба генома отличаются на 35 миллионов нуклеотидов. Насчитано около 5 миллионов различий типа делеций и вставок в общих генах. У человека обнаружены гены, отсутствующие у шимпанзе (Britten, 2002; Frazer [et al.], 2003; Locke [et al.], 2003; Kehrer–Sawatzki H. and Cooper D. N., 2007). Существенно, что темп мутирования генов не одинаков и основное число мутаций, различающих человека и шимпанзе, сосредоточено в сравнительно небольшом числе генов (Ellegren, 2005; Arbiza [et al.], 2006).

По вопросу, какие именно гены претерпели позитивную селекцию в ходе эволюции гоминин, пока нет единого мнения. С одной стороны, было показано, что у шимпанзе в большей степени претерпели изменения гены, ответственные за иммунитет, а у человека — гены, экспрессируемые, в основном, в мозге (Yu [et al.], 2006). И это, казалось бы, логично. Однако в другом исследовании преимущественное изменение у человека генов, функционирующих в нервной системе, не установлено (Shi [et al.], 2006). Очевидно, что главные открытия еще впереди.

Недавно при сопоставлении геномов шимпанзе и человека был обнаружен участок (HAR1), претерпевший особенно сильный мутагенез в ходе эволюции от шимпанзе к человеку. Дальнейшими исследованиями было установлено, что «горячий» участок принадлежит новому гену, названному HAR1F. По гену HAR1 F синтезируется РНК, не являющаяся матрицей для образования белка. Этот ген активирован только в определенной группе нейронов, локализованных в коре головного мозга, причем, на короткий срок от 7‑й до 19‑й недели внутриутробного развития (Pollard [et al.], 2006 а, b). Обнаружены и другие, возможно, значимые различия между геномами шимпанзе и человека (см. Li and Saunders, 2005).

У современных людей общее число обнаруженных различий в генетическом аппарате (генетический полиморфизм) около 10 миллионов (Goldstein and Cavalleri, 2005), хотя все люди принадлежат одному виду. С точки зрения физиологии многие из внутривидовых мутаций относятся к категории нейтральных, не вносящих заметных изменений в метаболизм. Некоторые мутации не только сохраняются, но и распространяются в региональных популяциях, обнаруживая позитивную селекцию. Более того, недавно было показано, что такая селекция (адаптивная эволюция) в течение последних 40 тыс. лет происходила в ускоренном темпе (Hawks [et al.], 2007). Однако установленные до настоящего времени у людей случаи генетического полиморфизма, обнаружившие признаки позитивной селекции, не связаны с увеличением размеров мозга и/или повышением интеллекта (Sabeti [et al.], 2007).

Необходимо отметить, что у разных индивидуумов размер мозга может отличаться на 20–30% от среднего в ту или иную сторону. Встает очевидный вопрос: в какой мере интеллектуальные возможности современного человека определяются размерами его мозга? Умеренная корреляция действительно обнаружена (McDaniel, 2005). Однако обязательная связь между объемом мозга и интеллектом отсутствует (см. Shaw [et al.], 2006). Достаточно упомянуть, что мозг выдающегося писателя и интеллектуала лауреата Нобелевской премии Анатоля Франса имел объем 1000 см^3. Это совсем близко к объему мозга Homo erectus.

Открытие, сделанное в 2004 году на индонезийском острове Флорес, продемонстрировало, что эволюция вообще могла развиваться исключительно по пути усложнения организации мозга при сохранении или даже уменьшении его размеров. Конкретно: были обнаружены костные останки, в том числе, хорошо сохранившиеся скелеты миниатюрных людей, живших, как тогда было определено, 90–12 тыс. лет тому назад. Рост взрослых особей не превышал 1 м. В отличие от современных пигмеев, обладающих при малом росте нормальным для современного человека размером мозга, флоресский человек имел череп размером с грейпфрут. Объем его мозга (380 см^3) соответствовал объему мозга шимпанзе и ранних гоминин (Brown [et al.], 2004; Morwood [et al.], 2004, 2005). И при этом флоресский человек создавал орудия, которые были даже более совершенны, чем орудия его современников, принадлежавших виду Homo sapiens (Brumm [et al.], 2006).

Флоресский человек был выделен в самостоятельный вид Ното floresiensis (Argue [et al.], 2006). Считается, что он произошел от Ното erectus, впервые появившегося на Индонезийских островах около 1 миллиона лет тому назад (Morwood [et al.], 2004; Larson [et al.], 2007).

Об этом, в частности, говорит похожее строение кисти у этих видов (Tocheri [et al.], 2007). В данном случае эволюция шла в сторону миниатюризации, в том числе мозга, при одновременном повышении интеллекта.

Некоторые исследователи полагают, однако, что само существование Homofloresiensis как самостоятельного вида требует дополнительных доказательств. Главное возражение состоит в том, что обнаруженные останки принадлежат людям современного типа, страдавшим микроцефалией (Martin [et al.], 2006). Дискуссия поэтому вопросу продолжается до сих пор (Lahr and Foley, 2004; Conroy and Smith, 2007; Falk [et al.], 2007; Tocheri [et al.], 2007; Brown, 2012; Henneberg [et al.], 2014; Baab [et al.], 2016), однако аргументы в пользу самостоятельности вида Homofloresiensis представляются убедительными.

Приведенные выше даты существования Homofloresiensis предполагают длительное сосуществование (до 40 тыс. лет) этой разновидности Ното с представителями Homo sapiens, пришедшими в этот регион около 60 тыс. лет тому назад на пути в Австралию. Однако в недавнем исследовании ранее установленные сроки существования Ното floresiensis были оспорены. Согласно новым датировкам, эти маленькие люди появились 60–50 тыс. лет тому назад (Sutikna [et al.], 2016). Совпадение этого срока с приходом в регион людей современного типа может оказаться не случайным. Другое дело, как получились такие расхождения в хронологии при использовании считающихся надежными методов датировки костных остатков. Но это уже вопрос специалистам.

Трансформация Homo erectus, не уступавшего в росте современному человеку и обладавшего лишь на треть меньшим мозгом, в значительно более сообразительного (судя по совершенству изделий из камня) карлика с размером мозга почти как у шимпанзе, еще раз демонстрирует непредсказуемость эволюционного процесса.

Однако очевидно, что магистральный путь эволюции гоминин был связан с ростом размеров головного мозга, главным образом, за счет гиппокампа и «новой» коры. Именно этот путь привел к появлению современного человека, обладающего самым крупным среди гоминид головным мозгом. Перед исследователями встали вопросы, остановился ли с появлением Homo sapiens рост головного мозга и прекратилось ли направленное изменение других его параметров. Это означало бы, что прекратился отбор мутаций в генах, контролирующих свойства мозга (Zhang, 2003; Evans [et al.], 2004).

Мы уже отмечали выше, что мутационный анализ митохондриальной ДНК и мужской (Y) хромосомы подтвердил гипотезу общего происхождения всей популяции современных людей (Stringer, 2002; Macaulay [et al.], 2005; Ray [et al.], 2005; Pakendorf and Stoneking, 2005). После исхода из Африки и расселения на всех континентах сформировались разные подвиды людей (расы), но единый вид сохранился. Если принять, что с момента появления Homo sapiens отбор мутаций в генах, отвечающих за параметры и функции головного мозга, отсутствует, то современные расы и народы не отличаются интеллектуально. С другой стороны, обнаружение региональной гетерогенности в отношении вариантов этих генов могло бы служить подтверждением продолжающейся эволюции головного мозга современного человека. Именно поэтому значительный интерес вызвали исследования вариантов генов МСРН1 и ASPM. Дефектность этих генов приводит к резкому уменьшению размеров мозга (микроцефалия).

Логично было предположить, что именно эти гены контролируют размеры мозга и зависящие от них свойства (Kouprina [et al.], 2004). Лан и соавторы (Evans [et al.], 2005, 2006 а) обнаружили вариант гена МСРН1, возникший 37 тыс. лет тому назад. Возможно, он был получен от неандертальцев (пп. 7.1.1). Этот вариант (D аллель) широко распространился в Европе, Азии, на Ближнем и Среднем Востоке, что позволяло говорить о сильном позитивном отборе (Evans [et al.], 2006 b). Возникший 5800 лет тому назад вариант гена ASPM также обнаружил позитивную селекцию, распространившись на Ближнем Востоке и в Европе (Mekel–Bobrov [et al.], 2005).

Принципиальным являлся вопрос, внесли ли мутации, приведшие к появлению новых вариантов генов, контролирующих анатомию мозга, вклад в эволюцию современного человека, а именно, в совершенствование интеллекта носителей этих мутаций. Авторы фактически дали положительный ответ на этот вопрос, увязывая появление указанного варианта гена МСРН1 с усилением миграции людей в Европе и Азии, а варианта гена ASPM — с переходом к оседлому образу жизни, строительству городов и появлению письменности (см. также Frost, 2007). Другие авторы (Wang and Su, 2004) обнаружили высокую му- табильность нескольких сайтов в структурном отделе гена микроцефалина, которая могла приобрести определенную направленность под влиянием отбора, обеспечивая тенденцию к повышению качеств мозга. Однако в самое последнее время, как реакция на эти работы, опубликован ряд исследований, доказывающих, что популяции, несущие разные аллели гена МСРН1 или ASPM, не различаются ни средними размерами мозга, ни интеллектом (Currat [et al.], 2005; Stern and Woods, 2006; Woods [et al.], 2006; Dobson–Stone [et al.], 2007; Rushton [et al.], 2007; Timpson [et al.], 2007; Yu [et al.], 2007). К этому выводу фактически присоединился и Лан с сотрудниками (Mekel–Bobrov [et al.], 2007).

Таким образом, в настоящее время не удалось обнаружить аллели этих или каких–либо иных генов, в отношении которых осуществляется положительная селекция людей. Более обоснованные выводы возможны благодаря тому, что в отдаленных областях Юго–Восточной Азии и в некоторых других изолятах продолжает существовать «реликтовое» население, сохранившее базовые (не мутантные) варианты генов МСРН1 и ASPM. Поэтому технически не сложно выяснить, связано ли обладание определенными вариантами генов МСРН1 и ASPM с достоверно выявляемыми изменениями размеров мозга, а также провести поиск сопряженных анатомических и других признаков, которые могли бы быть предметом позитивного отбора (см. также Balter, 2005). Сложнее всего провести объективное сопоставление интеллектуальных возможностей.

Неоднократно предпринимались попытки сравнить интеллектуальные возможности отдельных личностей или определенным образом подобранных групп людей с помощью тестов на «качество интеллекта» (intellect quality, IQ) (Furnham [et al.], 2004; Shuttleworth - Edwards [et al.], 2004).

Для объективности исследования предлагаемые тесты должны вычленить привнесенные факторы (круг общения, качество образования, психологический настрой и др.) (Whitfield [et al.], 2000; Cooper, 2005). Нет уверенности, что в проводимых исследованиях эти требования полностью соблюдены. При этом отмечается, что ген, ответственный за интеллект, до сих пор не идентифицирован, да и вряд ли такой ген существует в чистом виде (Sternberg [et al.], 2005).

Несмотря на очевидные сложности, установление достаточно объективных критериев интеллектуальных возможностей позволит дать ответ на принципиальный вопрос, был ли сформирован интеллектуальный потенциал Homo sapiens с появлением вида, либо эволюция мозга человека и повышение его интеллектуального потенциала продолжились. В первом случае показатель IQ людей во всех регионах, в среднем, одинаков, а во втором — должны выявляться существенные различия.

Помимо двух указанных выше генов, выявлены более 200 генов, имеющих отношение к контролю размеров головного мозга, а также специфических для мозга функций (Dorus [et al.], 2004; Hill and Walsh, 2005). Однако преобладание в каких–то регионах определенных вариантов этих генов, что указало бы на их позитивную селекцию, не отмечено (Tang [et al.], 2007).

В настоящее время практически завершена работа по расшифровке полного генома неандертальцев и денисовцев, что позволило оценить их вклад в геном современных людей (см. п. 8.1). Не меньший, если не больший, интерес представляет расшифровка генома людей современного типа — современников неандертальцев. Его сравнение с геномом ныне живущих потомков позволит изучить эволюцию людей за последние 30–40 тыс. лет или даже за больший срок.

10.3.2 Люди, жившие 2000–4000 лет тому назад (100–300 поколений), интеллектуально не были ниже наших современников

Суммируя сказанное в предыдущем подпараграфе, приходится констатировать, что эксперименты, которые позволили бы определенно ответить на вопрос, продолжает ли человек эволюционировать и, в частности, повышаются ли его интеллектуальные возможности, еще не проведены.

Важным подходом к решению этого вопроса было бы определение интеллектуальных возможностей у наших достаточно далеких предков. Многочисленные находки свидетельствуют, что 50–30 тыс. лет тому назад люди современного типа производили наборы весьма совершенных каменных орудий разного назначения. Археологи считают, что эти орудия столь совершенны, что ныне живущие люди не сделали бы их более функциональными. Украшения из ракушек человек изготавливал более 100 тыс. лет тому назад (Vanhaereny [et al.], 2006; Bouzouggar [et al.], 2007). Однако наиболее наглядным доводом в пользу присутствия в доисторические времена талантливых, по современным меркам, людей являются наскальные рисунки, обнаруженные в хорошей сохранности в пещерах в Испании, во Франции, в Северной Африке и в других местах.

Создание около шести тысячелетий тому назад письменности положило начало историческому периоду в развитии сообщества людей. Развитие письменности стало той базой, на которой потенциальные возможности людей могли быть реализованы в области философии, литературы, искусства, науки и техники. Существуют вполне четкие представления о людях, живших 2000–3000 лет тому назад, точнее, об интеллектуальной элите того времени, основанные на громадном, дошедшем до нас материале, включая произведения искусства, архитектуру, литературу, философию, научные трактаты. Современные специалисты в этих областях, а также психологи могли бы достаточно объективно сравнить интеллектуальный потенциал людей нашего времени и их предков, удаленных на 100 и более поколений. Однако, насколько известно автору, такое научно обоснованное сопоставление не проводилось.

Дошедшие до нас с тех времен памятники архитектуры, произведения искусства и литературы (Библия, Евангелия, «Иллиада» Гомера, пьесы Аристофана, басни Эзопа, речи Цицерона, «Иудейская война» Иосифа Флавия, поэзия Овидия и Лукреция Кара, высказывания Заратустры и т. д.), а также достижения техники и науки (Эвклид, Гиппарх, Герои, Архимед, Пифагор, Аристотель и др.), юриспруденции (Законы Древнего Вавилона, 10 заповедей, суд царя Соломона, Римское право и др.), философии (Конфуций, Будда, Аристотель, Сократ, Платон, Диоген, Софокл, Плиний и др.) убеждают, что многие фундаментальные мысли и знания пришли из тех или из еще более ранних времен. Недаром Заратустра, живший 30 веков назад, а еще раньше Экклезиаст в сердцах восклицали: «Все было, было». Точно так и современные представления о морали совсем не новы и так же, как когда–то, часто не выполняются. Мир был бы другим, если бы люди вдруг перестали совершать действия, которых они не желали бы по отношению к себе.

Но это — библейская заповедь, сформулированная более 2500 лет тому назад. К еще более давним временам относятся надписи, сделанные в погребальных камерах египтян, живших в эпоху древних царств. Эти надписи отражали представление авторов о главном итоге их жизни, который следовало довести до богов. Примечательно то, что заявлениям о победах над врагами многие люди предпочитали рассказы о своей гуманности. Была обнаружена такая надпись: «Я сгастлив тем, гто из–за меня никто не провел бессонную ногъ». Вряд ли уже в наше «цивилизованное» время кто–либо с полным основанием взялся бы утверждать подобное. Скорее всего, и сентенция древнего египтянина была преувеличением. Однако важно, что именно проявление чуткости показалось ему наиболее верным пропуском в загробную жизнь. Мы видим, что интеллектуальные возможности и моральные устремления людей за сотни поколений если и эволюционировали, то крайне незначительно. Отсюда не следует, что гены, формирующие эти признаки, не подвержены мутациям, в том числе позитивно влияющим на интеллект потомства. Отсутствие генетически закрепленного повышения интеллектуального потенциала может быть объяснено тем, что эти мутации в условиях человеческого общества не дают преимущества, реализуемого в увеличенном производстве потомства. Более того, не лишне высказать опасение, что в последнее время имеет место обратный процесс, который можно назвать вымыванием интеллекта, и эта тенденция будет только усиливаться. Обусловлено это тем достаточно очевидным обстоятельством, что личности, обладающие повышенным интеллектом (как мужчины, так и женщины), больше времени отдают своей профессиональной деятельности и, соответственно, меньше внимания уделяют своей, как правило, малодетной семье.

Нелепо пытаться давать советы нашим далеким потомкам, как им поступить, когда Земля перестанет быть пригодна для обитания и придет пора принимать судьбоносные решения. Однако повысить вероятность успешного решения проблем, которые на них надвинутся, мы и следующие за нами поколения не только можем, но и обязаны. Речь идет о разработке и перманентном применении алгоритмов, направленных на запуск у людей генетического отбора по признаку повы- шейного интеллекта, а также на оптимальное использование уже присутствующего у человечества интеллектуального потенциала.

Как уже отмечено выше, при высокой интеллектуальной гетерогенности популяции, в значительной степени определяемой генетическими особенностями, естественный отбор на повышенный интеллект в человеческом обществе не наблюдается (Vinkhuyzen [et al.], 2009), в то время, как у прямоходящих гоминид с момента отделения от предков шимпанзе 7 миллионов лет тому назад до появления Homo sapiens 200 тыс. лет тому назад именно увеличение объема головного мозга и повышение интеллекта были не единственными, но главнейшими факторами естественного отбора.

Трудно определить, когда повышенный интеллект перестал служить позитивным фактором естественного отбора у людей, однако причиной могло стать формирование общества, в котором интеллект перестал быть доминантой, и прямая связь между ним и потомством отсутствует. Более того, существует опасность выбраковывания естественным отбором интеллектуалов по той же причине — относительно небольшому количеству детей.

Таким образом, позитивный отбор по признаку повышенного интеллекта могут вновь запустить только сами люди, т. е. отбор уже будет не естественным, а искусственным.

10.4 Пути «активного» повышения мыслительных возможностей человека, открытые современной наукой

10.4.1 Мягкая евгеника (-) и мягкая евгеника (+), осуществляемые путем искусственного отбора естественных мутаций

Выше было высказано предположение, что среди стоящих перед человечеством задач есть такие, решение которых находится на пределе интеллектуальных возможностей человека, а возможно, и за этим пределом. С другой стороны, как следует из сказанного в предыдущем параграфе, надежда на достаточно быстрый естественный рост интеллектуальных возможностей людей весьма эфемерна, ибо естественный отбор на повышенный интеллект в человеческом обществе не действует.

Поэтому понятны устремления некоторых генетиков повысить интеллектуальность людей через ориентированную селекцию. Это направление генетики было названо евгеникой.

Два направления евгеники можно условно именовать евгеникой (-) и евгеникой (+) (Fenner, 1996). Одним из давних случаев жестокого применения первого из этих подходов являлась традиция, приписываемая спартанцам, сбрасывавшим со скалы слабых и больных детей. Гитлеровцы уничтожали психически больных.

Однако существуют мягкие варианты евгеники (-), например, добровольное прерывание беременности, обоснованное данными диагностики плода. Многие психические дефекты оказались наследуемыми (Иванов и Киселев, 2005). В частности, установлено, что проявления шизофрении, болезни Альцгеймера, других нейродегенеративных болезней могут быть связаны с уже известными мутациями в ряде генов (для обзора см. Bertram and Tanzi, 2004; St. George–Hyslop and Petit, 2005; Ma [et al.], 2008; Cifuentes, Murillo–Rojas, 2014; Talwar [et al.], 2014).

Можно добавить, что осуществляемые в настоящее время принципиальные усовершенствования методов определения нуклеотидных последовательностей ДНК (секвенирования) позволят уже через десятилетие каждому человеку заказать за умеренную плату индивидуальный генетический паспорт, в котором полностью расшифрованы нуклеотидные последовательности всех 46 хромосом (Church, 2006; Brenner, 2007). Со временем такой паспорт будет «придаваться» всем новорожденным. Он будет снабжен необходимыми комментариями, которые предупредят о предрасположенности к определенным болезням. Парам, намеревающимся вступить в брак, будут даваться рекомендации, основанные на сопоставлении их генетических паспортов.

Очевидно также, что пренатальная диагностика, которая станет 100%‑ной, окажется, благодаря генным картам родителей, более ориентированной. В этом контексте уже разработана Европейская программа массового генетического тестирования, направленная на выявление носительства вариантов генов, сопряженных с болезнями или, наоборот, с устойчивостью к ним. Это тоже мягкие варианты евгеники (-). В программе отмечается, что одна из ее целей — дать испытуемым возможность принять решение «относительно репродуктивного поведения» (Медицинская генетика, 2006, № 3, с. 21).

Грамотная реализации этого проекта окажет сдерживающее влияние на рост в популяции вредных мутаций. В частности, можно ожидать, что за счет понижения частоты наследуемых нейродегенеративных болезней поднимется интеллектуальный уровень популяции (Goodey, 1996; Schulze, 2004).

Примером реализации идей мягкой евгеники может явиться борьба с распространением болезней, обусловленных мутациями в митохондриальной ДНК. Гены митохондриональной ДНК кодируют ферменты, участвующие в производстве молекул АТФ, являющихся универсальными донорами энергии. Недостатки в энергоснабжении организма имеют самые разные проявления, в том числе, нарушения в работе мозга, приводящие иногда к слабоумию. Митохондрии являются цитоплазматическими органеллами и передаются следующим поколениям только по женской линии вместе с цитоплазмой оплодотворенной яйцеклетки. Сыновьям также передаются митохондрии матери, но уже их дети этих митохондрий не получат, т. к. сперматозоиды их не содержат. Иными словами, в семье, где дети — только сыновья, дальнейшее распространение митохондриальной болезни окажется полностью пресечено.

Другие возможности пресечь распространение митохондриальной болезни, причем уже в первом поколении, предоставляют успехи экстракорпорального оплодотворения. Предложен (а, возможно, где–то уже осуществлен) вариант трех родителей. По этому варианту из яйцеклетки, взятой у женщины, свободной от митохондриальных болезней, изымают ядро, на место которого помещают ядро из яйцеклетки матери, страдающей митохондриальной болезнью. Далее следует оплодотворение «химерной» яйцеклетки и развитие эмбриона в утробе матери. Ребенок независимо от пола будет нести только нормально функционирующие митохондрии.

Реализация описанных выше подходов снизит вероятность появления нездорового, в том числе, умственно неполноценного потомства. Однако они не могут обеспечить существенный рост интеллектуального потенциала человечества.

Первоначально евгеника (+) означала искусственную селекцию людей через специальный подбор родительских пар по определенным фенотипическим признакам (сила, красота, ум ит. д.). В наши дни на первый план выступают генетические признаки. Генные карты могли бы способствовать подбору «правильных» пар. В этом плане пытались действовать довольно многочисленные евгенические общества Европы и Америки (Selden, 2005).

Еще в середине XIX века в США было организовано и просуществовало около 30 лет общество «библейских коммунистов», объединившее около 300 членов. Задачей общества было «разводить» усовершенствованных людей, в том числе, с повышенным интеллектом (Richards, 2004). От специально подобранных пар были рождены 58 детей. Насколько известно автору, достоверные данные о результатах этого и подобных евгенических экспериментов отсутствуют, что можно объяснить их кратковременностью. Скорее всего, дети первого «селекционного» поколения, став взрослыми, выходили из эксперимента, затеянного их родителями, предпочитая самостоятельно распоряжаться своею судьбой.

Однако существуют современные варианты мягкой евгеники (+). Это, прежде всего, выбор донора спермы при необходимости для зачатия искусственного осеменения с привлечением банка спермы. Создана даже коллекция спермы Нобелевских лауреатов.

Другим вариантом мягкой евгеники (+) можно считать «клановые» браки выдающихся спортсменов, музыкантов, ученых, обязанные тому, что очень часто такие люди тесно общаются не только в связи с профессиональной деятельностью, но и в быту, создают семьи. Научные городки существуют в России и других странах. Автор в 1970‑е годы участвовал в популярных тогда Научных школах, созывавшихся и в Подмосковной Мозжинке, где уже давно существовал Академический дачный поселок. Дачи там предоставлялись только членам Академии наук. И этот поселок далеко не единственный на территории бывшего СССР. Такие образования можно рассматривать как частично обособленные. Казалось бы, унаследованный интеллектуальный потенциал поколений, формирующихся в этих «изолятах», должен быть выше среднего. Автору неизвестно, проводились ли исследования с применением соответствующего тестирования, которые подтвердили бы или опровергли такую тенденцию. Можно предвидеть замечание, что в Академии Наук числится не одна династия, как, впрочем, и в списках Нобелевских лауреатов. Однако во многих случаях присутствуют обстоятельства, не позволяющие считать «эксперимент» чистым.

В настоящее время в разных странах существуют клубы, в которых концентрируются высокоинтеллектуальные, остроумные, способные быстро принять правильное решение люди. В России это «Клуб веселых и находчивых», «Что, где, когда?», «Своя игра», шахматные клубы и другие. Какие–то из них почти официально именуют «элитарными», и, главное, это не вызывает чувства униженности у «простых» людей. Некоторые из этих клубов уже стали международными. Общаясь в таких клубах, молодые люди знакомятся, влюбляются, создают семьи, рожают и растят детей. Что в этой уже действующей схеме следует улучшить, чтобы возобновился отбор у людей по признаку повышенного интеллекта? С помощью государственных и частных фондов можно сделать сеть таких клубов всемирной и максимально густой с привлечением в них не только конкурсантов, но и обладателей (согласно тестам) высоким IQ, а также людей, у которых определенные гены представлены аллелями, характерными для интеллектуалов (когда это соответствие будет установлено), стимулировать их активность и взаимодействия. Рекомендация клуба должна служить веским подспорьем при приеме на «интеллектуальную» работу. И, естественно, должна серьезно стимулироваться многодетность членов клуба. Это, собственно, и есть мягкий вариант позитивного искусственного отбора людей (евгеники (+)) по признаку повышенного интеллекта (Savulescu, 2001; Birch, 2005).

Естественно, члены клуба вправе заключать браки «на стороне». Поощрение многодетности таких браков также должно явиться необходимым компонентом проекта, т. к. обеспечит распространение генетически обусловленного повышения интеллекта во всей популяции.

Выше приводились примеры распространения у людей первоначально редких мутаций на значительную часть популяции под давлением условий среды, например, мутации, позволяющей усваивать лактозу и, соответственно, употреблять молоко во взрослом возрасте. В рассматриваемом случае распространения мутаций (аллелей), повышающих интеллект, давление будут оказывать власти (материальная и иная поддержка) и позитивное отношение всего общества. Естественно, при этом не должны поощряться такие иногда сопутствующие повышенному интеллекту качества, как агрессивность и эгоцентризм. И так из поколения в поколение на все времена. Возможно, по той же схеме «мягкой евгеники» будут осуществляться проекты поддержания физического состояния человека, его облика (морфологических признаков), сохранения основных физиологических функций.

Можно ожидать, что описанный здесь или иной проект повышения интеллектуальных возможностей людей начнет осуществляться уже в XXI веке. Для этого необходимо достаточно тесное объединение человечества, повсеместное понимание важности указанных мер для сохранения и развития цивилизации, готовность регулярно выделять значительные ресурсы на выполнение проекта.

Созвучной этому проекту является довольно очевидная идея получения интеллектуального потомства при экстракорпоральном оплодотворении (оплодотворении in vitro).

В настоящее время к такому «внешнему» способу оплодотворения, как правило, прибегают, когда естественный способ по той или иной причине неосуществим. Однако следует ожидать, что в будущем он станет предпочтительным для многих. И дело не только в том, что сразу известен пол будущего ребенка, но и в возможности генетического анализа эмбриона. Благодаря этому потенциальные родители могут предвидеть качество жизни человека, который родится в случае дальнейшего развития подвергнутого анализу эмбриона. В частности, они будут знать, какова будет вероятность онкологических заболеваний, болезни Альцгеймера, других наследуемых заболеваний, смогут оценить его интеллектуальный потенциал. Хорошо, если выводы окажутся оптимистичными и эмбриону с легким сердцем будет дана возможность превратиться в человека. А если выводы окажутся негативными? Не правильно ли будет исключить «неудачный» эмбрион, исследовать другие эмбрионы и использовать тот из них, в котором присутствуют «позитивные» варианты (аллели) проверяемых генов?

Однако здесь возникают вопросы, связанные с этикой. Высказывалось мнение, которого придерживаются принципиальные противники евгеники, что все полученные жизнеспособные эмбрионы имеют равное право на «путевку в жизнь», и выбор эмбриона для имплантации должен быть слепым. Дискуссии на эту тему ведутся уже 15 лет (Savulescu, 2001; Birch, 2005; Herissone–Kelly, 2012; Holm and Bennett, 2014; Savulescu [et al.], 2015). Возобладало мнение о целесообразности и этичности выбора наиболее перспективного эмбриона, обещающего будущему человеку здоровье и долгожительство.

10.4.2 Мягкая евгеника (-) и мягкая евгеника (+), осуществляемые путем искусственного отбора изменений, специально внесенных в геном

Все, о чем говорилось в предыдущем подпараграфе, можно охарактеризовать как искусственный отбор природных вариантов (аллелей) определенных генов. Вскоре речь может пойти об активном вмешательстве в генетику человека путем внесения в геном раннего эмбриона мутаций, направленных на улучшение тех или иных свойств будущего организма, в том числе, на повышение интеллекта. Естественно, возможно и обратное действие: производство и отбор мутаций, направленных на понижение интеллекта. Наверно, существуют группировки, заинтересованные в появлении таких «недоумков». Однако скрыть подобную деятельность невозможно, а потому она не получит развития.

В настоящее время на экспериментальных животных (мышь, крыса) разрабатывают ряд подходов к осуществлению направленного (сайт–специфического) мутагенеза в оплодотворенной яйцеклетке (зиготе) или в клетках, извлеченных из ранних эмбрионов (эмбриональные стволовые клетки) (Hutchison [et al.], 1978; Thomas and Capecchi, 1987; Hollrigl, 2001).

В рамках такого исследования, в первую очередь, синтезируют небольшие фрагменты ДНК (олигонуклеотиды), имитирующие своим составом участок искомого гена с определенными (заданными) изменениями (мутациями). Эти фрагменты инкубируют в условиях «отжига» с значительно более длинными нитями ДНК самого гена, размноженными генно–инженерным путем. Образующиеся при этом «гибридные» биспирали с однонитевыми концевыми участками достраиваются ДНК-полимеразой до полных двунитевых молекул и многократно реплицируются. В результате, накапливаются молекулы ДНК, несущие мутацию (или ряд мутаций) в обеих нитях. Затем эту конструкцию непосредственно (инъекцией) или в составе плазмиды внедряют в ядра эмбриональных стволовых клеток. Там с определенной вероятностью происходит гомологичная рекомбинация, в результате которой несущий мутацию участок внедренной ДНК замещает соответствующий участок в геноме клетки. Трансформированные клетки образуют на твердой питательной среде клоны, которые могут быть выявлены по обусловленному внесенной мутацией изменению количества или свойств продукта, контролируемого данным геном. Трансформированные эмбриональные стволовые клетки вводят в ранний эмбрион, где они наряду с другими клетками сначала на питательной среде, а затем в организме матери участвуют в эмбриогенезе и позже — в формировании взрослого организма. Этот организм будет мозаичным (химерным) в том смысле, что он состоит из немутантных и мутантных клеток. В следующих поколениях мутантные гаметы дадут чисто мутантное (трансгенное) потомство.

Существуют и несколько иные схемы, например: конструкция ДНК, содержащая мутацию (трансген), может вноситься непосредственно в ранний эмбрион с целью мутирования составляющих его клеток.

В последние годы разработан еще один перспективный подход к получению трансгенных животных, при котором трансформируют не эмбриональные, а мужские половые клетки, а именно, сперматогонии, также обладающие свойствами стволовых клеток (Ryu [et al.], 2007; Yan [et al.], 2009). Эти клетки изымают из семенника и подвергают трансформации, как было описано выше для эмбриональных клеток. После выращивания и анализа клонов трансформированные клетки трансплантируют микроинъекцией в семенник бесплодного (не фертильного) животного. Бесплодность могла быть естественной, и, в частности, сайт–специфический мутагенез сперматогоний мог быть направлен на исправление этого дефекта, либо до трансплантации резидентные половые клетки должны быть лишены способности к сперматогенезу. В первом поколении все потомство этого самца окажется химерным, как и в описанном выше случае сайт–специфического мутагенеза в эмбриональных стволовых клетках.

Как уже упоминалось, повышенный интерес к вопросам, связанным с созданием трансгенных животных, объясняется не только тем, что они являются мощнейшим инструментом в исследованиях, но и тем, что рано или поздно эти методы предстоит испытать на себе и людям. Причем, не только для улучшения тех или иных персональных качеств, но и для улучшения здоровья всей популяции.

В первую очередь, речь идет о «генетическом грузе» (geneetic load), представленном накопленными человечеством к настоящему времени негативными мутациями, являющимися причиной болезней. Такие мутации появлялись во все времена, но их накапливанию препятствовал естественный отбор. Однако в последние десятилетия вследствие грандиозных достижений медицины (в первую очередь, фармакологии и трансплантологии) накапливание негативных мутаций стало неизбежным и, если не принять меры, продолжится. В результате, люди с самого рождения будут зависимы от приема лекарств и пересадок органов, а затем наступит полное вырождение (такой вариант популярен у писателей–футурологов, начиная с Герберта Уэллса).

Очевидно, что необходимо найти приемлемый способ удержания генетического груза в разумных пределах. Сайт–специфический мутагенез в половых и эмбриональных стволовых клетках представляется единственным приемом мягкой генетики, подходящим для выполнения этой задачи. Естественно, в каждом конкретном случае будет исправляться генетический дефект, наиболее существенный для ожидаемого ребенка. Если такие процедуры станут рутинными, то будет достигнут двойной эффект: улучшится здоровье отдельных людей и будет снижаться генетический груз всей популяции.

В настоящий момент еще кажется необычным, что будущие родители не только дадут согласие, но и примут прямое участие в создании трансгенного организма — их ребенка. Однако сравнительно недавно многие родители с большим недоверием относились к прививкам против оспы, полиомиелита, туберкулеза, кори и др., которые теперь являются необходимыми.

Возвращаясь к проблеме повышения интеллектуальных возможностей человечества, опишем эксперименты, которые следует отнести к еще одному варианту мягкой евгеники. Была создана линия трансгенных животных (мышей), у которых в геном введен дополнительный ген нейронного белка GAP‑43 (В-50) (Routtenberg [et al.], 2000; Holahan [et al.], 2007, 2010). Этот белок присутствует в мозге птиц и млекопитающих, включая человека. Он локализован, главным образом, в аксонных окончаниях нейронов. GAP‑43 участвует в росте и регенерации нервных отростков, контролирует активность протеолитического фермента м-кальпаина (m-calpain), а также участвует в процессах, связанных с обучением и памятью (Aigner [et al.], 1995; Benovitz and Routtenberg, 1997; Zakharov and Mosevitsky, 2007). Трансгенные животные, отличавшиеся повышенным содержанием белка GAP‑43, значительно умнее обычных животных. Их преимущества наиболее очевидны при выполнении особенно сложных заданий, которые могут быть вообще недоступны обычным животным.

Обращает внимание то обстоятельство, что природное содержание белка GAP‑43 оказалось не оптимальным для реализации умственных способностей: они могут быть существенно повышены при увеличении производства этого белка в нейронах.

Функциональную активность GAP‑43 контролируют ферменты протеинкиназа С (Routtenberg, 2000) и протеаза кальпаин (Zakharov and Mosevitsky, 2007). Там же, в аксонных окончаниях нейронов, присутствуют белки BASP1 (синонимы — NAP‑22, САР‑23) и MARCKS, обладающие сходными с GAP‑43 физико–химическими параметрами и активностями (локальное воздействие на структуру плазматической

мембраны, к которой они «пришвартованы», влияние на рост нейритов и на обучаемость) (для обзора см. Moseviysky, 2005). Ключевую роль в консолидации долговременной памяти играет уровень экспрессии транскрипционного кофактора С/ЕВР8, а также его накапливание в ядрах нейронов в гиппокампе (Arguello [et al.], 2013). Можно назвать ряд других белков, участвующих в процессах восприятия, сохранения и вспоминания поступившей извне информации и «пришедших в голову» мыслей. К таким белкам относятся и мембранный белок кавеолин, и белок синаптофизин (Liu [et al.], 2013). И это далеко не полный список белков (и, соответственно, генов), участвующих в процессах, определяющих интеллект личности. Из приведенного выше примера с белком GAP‑43 следует, что естественное содержание этих белков может быть не оптимальным с позиций формирования повышенного интеллекта.

Можно ожидать, что вскоре будут созданы экспериментальные животные, у которых оптимизировано содержание ряда белков, участвующих в формировании интеллекта. Представляет большой интерес, какие задачи будет способна решать суперумная мышь.

Анализ результатов таких экспериментов позволит выработать конкретные предложения для людей, фактически для родителей, желающих, чтобы их потомки обладали повышенным интеллектом, т. к. они должны принять решение о внесении пакета изменений в яйцеклетку или ранний эмбрион. Далее вступают в действие законы Менделя и возникают этические проблемы, о которых не приходится задумываться при работе с животными.

10.4.3 Клонирование люлей как семейное решение

Клонирование может стать еще одним подходом, способствующим рождению (воспроизведению) людей с повышенным интеллектом или талантом к какому–то виду деятельности. Напомним, что предложены несколько технологий воспроизведения личности. Если это женщина, — существует возможность запуска репликации генома выделенной неоплодотворенной яйцеклетки с превращением ее в диплоидную и последующим развитием эмбриона сначала на питательной среде, а затем — в утробе матери. Родившаяся девочка будет генетически полностью идентична матери. Другой вариант — ядро диплоидной соматической клетки отца (как правило, для этой цели выбирают слабо дифференцированную стволовую клетку) пересаживают в яйцеклетку матери, ядро которой было удалено. Сформированная таким образом химерная диплоидная клетка выполняет функцию зиготы. После стимуляции, побуждающей к делению, зародыш будет развиваться, как описано выше. Родившийся ребенок будет полным генетическим двойником владельца (владелицы) пересаженного ядра (как всегда, митохондрии — материнские). После превращения клонирования в рутину этот метод размножения может стать семейным решением. Если такой вариант получения потомства вызван желанием воспроизвести в нем присущие «родителю» таланты или высокий интеллект, то это еще и евгеника (+).

Возможность сохранения яйцеклетки в замороженном состоянии добавляет ряд важных вариантов семейных решений.

Элемент евгеники в клонировании может быть усилен, если «донорные» соматические клетки предварительно трансформировать, внеся в их геном «улучшения» путем направленного мутагенеза (Yan [et al.], 2009).

10.4.4 Прицельная трансформация групп клеток мозга

В предыдущих подпараграфах были рассмотрены подходы к повышению интеллекта или других качеств, передаваемых по наследству, т. е. изменения вносятся в геном половых клеток или раннего эмбриона.

Однако возможен и иной подход — ненаследуемое повышение интеллектуального потенциала отдельных личностей путем прямых вмешательств в деятельность мозга.

На трансгенных животных было показано, что обучаемость напрямую зависит от содержания в нервных клетках ряда белков, в том числе, GAP‑43 (см. пп. 10.4.2). Следует ожидать, что оптимизация производства таких белков в ответственных за когнитивные функции разделах мозга (кора больших полушарий, гиппокамп) отдельных личностей может быть достигнута внесением в нейроны этих разделов плазмиды, несущей активно экспрессируемый ген выбранного белка. Эффективность этого приема продемонстрирована на примере улучшения обучаемости животных при активизации производства протеинкиназы С (protein kinase С) в гиппокампе (Neill, 2001; Zhang [et al.], 2005,2009).

Интересна ситуация с ферментом неприлизином (neprilisyn), разрушающим пептид (маленький белок) амилоид–бета, который склонен к агрегации и образует в мозгу «бляшки», которые считаются признаком и даже одной из основных причин болезни Альцгеймера. На линиях животных, склонных к этой болезни, показано, что увеличение содержания неприлизина в мозгу предотвращает появление бляшек, снижает вероятность заболевания, улучшает память уже больных животных (Li [et al.], 2015). Активность неприлизина связывают также с некоторыми онкологическими заболеваниями, что потребует дополнительных исследований до применения его в качестве препарата, улучшающего память.

Следует ожидать, что одновременное повышение содержания нескольких белков из числа участников процессов, формирующих интеллект, даст аддитивный, а возможно, синергический эффект повышения способности к обучению. Возможно создание плазмидных векторов, несущих определенные наборы активных генов, продукты которых способствуют повышению обучаемости (интеллекта).

Другой подход к решению задачи повышения интеллектуальных возможностей личности следует из того обстоятельства, что в зрелом мозге присутствуют способные к размножению стволовые клетки (Scharff, 2000; Galvan and Bredesen, 2007; Gomez–Nicola [et al.], 2014). В процессе делений они приобретают свойства окружающих их клеток, будь то нейроны или глия. В результате образуются свежие участки мозга. Этот процесс может быть активирован определенными препаратами (Daetsch and Hen, 2005).

Разрабатываются также способы трансплантации стволовых клеток разного происхождения в определенные разделы мозга (Shihabuddin [et al.], 2000; Shors, 2008; Moghadam [et al.], 2009).

Эта схема может быть усилена путем внесения в стволовые клетки позитивных изменений с использованием сайт–специфического мутагенеза.

Трансформированные стволовые клетки рассеваются на твердой питательной среде для образования клонов. После необходимого генетического контроля клетки выбранного клона имплантируются в соответствующий раздел мозга. Участки мозга (островки), образованные нейронами, происшедшими от модифицированных стволовых клеток, расширят интеллектуальные возможности личности и, если речь идет об ученых, конструкторах, программистах, сделают доступными ранее нерешаемые задачи.

Естественно, встает вопрос о безболезненном внесении плазмид или клеток в мозг. В настоящее время отрабатываются приемы введения предназначенных для мозга лекарств (в том числе, терапевтических пептидов) в каплях через полости носа.

Следует еще раз подчеркнуть, что эти манипуляции, хоть и являются генно–инженерными, не имеют отношения к евгенике, т. к. трансформируются только соматические клетки, и повышенная сообразительность не передается по наследству. Возможно, именно такой путь повышения интеллектуальных возможностей профессионально заинтересованных в этом людей окажется доступен в относительно близком будущем.

10.4.5 Малые и длинные не колирующие белки РНК

Еще недавно считалось, что экспрессия генов регулируется исключительно белковыми факторами. Однако это оказалось большим заблуждением (Ponting and Lunter, 2006).

Гены, по которым синтезируются информационные (мессенджер) РНК (мРНК. mRNA), непосредственно кодирующие белки, в том числе регуляторные, насчитывают около 30 тыс.

Эти гены плюс давно известные гены рибосомных и транспортных РНК занимают лишь 3% ядерной (хромосомной) ДНК. Остальные 97% этой ДНК считались «молчащими».

Исследования последних лет показали, что в поле зрения должны находиться не только указанные выше 3% генома, но и остальная его часть, считавшаяся ранее молчащей.

Согласно проведенным за последние 20 лет и продолжающимся поныне исследованиям, в бывшей «молчащей» преобладающей части генома присутствуют десятки тысяч «транскрибируемых единиц» (генов), по которым синтезируются РНК, не кодирующие белки (Saxena, 2003; Kosik, 2006; Krichevsky [et al.], 2006; Valencia–Sanchez [et al.], 2006; Wu and Belasco, 2008). Еще в 1990‑е годы были обнаружены малые РНК, содержащие около 20 нуклеотидных звеньев. Было показано, что малые интерферирующие РНК (siRNA) и микроРНК (miRNA) первоначально содержатся в качестве повторов в предшественниках и отличаются механизмами процессинга, осуществляемого уже по поступлении молекул РНК-предшественника в цитоплазму. В результате процессинга остаются короткие нити, комплементарные участкам определенных информационных РНК. Связываясь с этими участками, малые РНК препятствуют прохождению информационной РНК через рибосому, т. е. останавливают синтез белка. В некоторых случаях происходит деградация информационной РНК, вызванная образованием в ней двунитевых участков. В результате — эффект, эквивалентный понижению или полному прекращению экспрессии гена. Очевидно, что в каждом случае эффективна определенная, соответствующая выбранному белку малая РНК.

В зависимости от экспрессии собственного гена малые РНК слабо или жестко подавляют выход «подопечного» белка.

Для многих кодирующих белки генов соответствующие им некодирующие РНК, выполняющие регуляторные функции, уже известны.

Благодаря доступности синтетических миметиков малых РНК появилась возможность перекрыть выход продукта того или иного гена инъекцией достаточного количества соответствующей малой (микро) некодирующей РНК, т. е. практически осуществить отключение (нокаут, «knock–out») выбранного гена у взрослого животного без конструирования животного (на стадии раннего эмбриона) с измененным геномом. Существенно, что такой «knock–out» является обратимым, т. е. один и тот же организм может быть и опытным, и контрольным. В настоящее время такие эксперименты осуществляются с культивируемыми клетками. Благодаря разработке этой новой экспериментальной системы, в основе которой открытие малых регуляторных РНК, становится значительно более доступной проверка роли выбранного гена в осуществлении организмом (клеткой) конкретных функций.

Это в полной мере относится к исследованию участия определенных генов в формировании нейронных сетей, в поддержании стабильности или в пластичности синапсов (в культурах нейронов на твердых средах), а также определению их роли в обучении и памяти (у животных). Такие эксперименты тем более интересны, что в мозге обнаружены специфические (не встречающиеся в других органах и тканях) семейства малых РНК (Kosik, 2006; Krichevsky [et al.], 2006; Zhang [et al.], 2013). Очевидно, что именно эти РНК с большой вероятностью участвуют в регулировке указанных явлений.

И в других тканях присутствуют малые РНК, которые осуществляют специфичные функции.

Для зародышевой плазмы млекопитающих (семенники ооциты, эмбрионы) характерно семейство piPHK (piRNA) (Kim, 2006; Watanabe [et al.], 2006; Iwasaki [et al.], 2015). piPHK во взаимодействии с белками группы piwi блокируют (обездвиживают) мобильные элементы (транспозоны) в геноме, предотвращая возникновение в нем мутаций. Этим они вносят существенный вклад в сохранность генома, передаваемого потомкам.

Важная роль микроРНК в контроле клеточного старения описана в пп. 11.2.2.

Вслед за открытием нескольких типов малых РНК, производимых десятками тысяч генов, было обнаружено, что в геноме человека присутствуют в не меньшем, если не большем количестве гены, по которым синтезируются длинные РНК (от двухсот до тысяч нуклеотидных звеньев), не кодирующие белки, но выполняющие регуляторные функции.

Длинные некодирующие РНК (IncRNA) взаимодействуют с РНК, ДНК и белками как в ядре, так и в цитоплазме (Yoon [et al.], 2013; Engreitz [et al.], 2014; Schmitz [et al.], 2016; Marchese [et al.], 2017). Их гены часто перекрываются с генами, кодирующими белки. Активность последних благодаря такому наложению регулируется состоянием перекрывающегося гена некодирующей РНК (Kurokawa, 2011). К числу регулируемых так генов относятся гены, которые кодируют ферменты, осуществляющие ненаследуемые (эпигенетические) модификации в хроматине, как метилирование ДНК (Forrest and Khalil, 2017). При этом могут происходить нарушения нормальной схемы модификаций, что чревато онкогенезом (Suzuki [et al.], 2016).

В наибольшем количестве гены длинных некодирующих РНК активированы (экспрессируются) в мозге (Maag [et al.], 2015).

Особый интерес представляет роль некодирующих РНК в созревании нейронов, формировании нейронных сетей, поддержании и пластичности межнейронных контактов (синапсов) (Wu [et al.], 2014). Часто синапсы устанавливаются между окончаниями аксонов, передающими сигнал от пресинаптической клетки и тоже удаленными от тела принимающей сигнал постсинаптической клетки отростками (дендритами). Процессы, происходящие в аксонных окончаниях при их продвижении к клеткам–мишеням и затем при установлении и функционировании синапсов, зависят от синтеза новых белков. Оперативность этих синтезов обеспечивается вынесением рибосом в аксонные окончания и дендриты. Туда транспортируются и соответствующие информационные РНК. В их транспорте, возможно, участвуют длинные некодирующие РНК, для которых была показана способность связываться с информационной РНК и стабилизировать ее. Уже многими исследованиями доказано активное присутствие в синапсах малых некодирующих РНК и длинных некодирующих РНК (Chung [et al.], 2017; Briz [et al.], 2017).

Становится все более очевидной выдающаяся регуляторная роль этих РНК в стабилизации синапсов и в их пластичности, а следовательно, и во всем, что касается памяти, обучения, интеллекта (Chung [et al.], 2017; Tan [et al.], 2017).

Многие исследователи полагают, что именно некодирующие РНК, а не белковые факторы, являются главными регуляторами активности генов или проявлений этой активности. А в тех случаях, когда такими регуляторами являются белки, они сами находятся под контролем некодирующих РНК (Mercer [et al.], 2009; Singh and Prasanth, 2013; Bergmann [et al.], 2015; Liu [et al.], 2015).

Синтез определенной некодирующей РНК может быть индуцирован при возникновении в ней необходимости. Так, при повреждении ДНК в гене, кодирующем белок, в пределах этого же гена запускается синтез некодирующей РНК, которая воспрепятствует «мутантной» информационной РНК, производимой этим геном, послужить матрицей, по которой был бы синтезирован дефектный белок (Williamson [et al.], 2017).

Отдельную проблему представляет присутствие некодирующих РНК в фибриллярном ядерном матриксе (для обзора: Разин [и др.], 2014; Fey [et al.], 1986; Hall and Lawrence, 2016).

Имеющиеся данные о конформации ядерного матрикса в интерфазном ядре еще не получили однозначной интерпретации, однако не вызывает сомнения, что именно эта структура обеспечивает укладку хроматина в интерфазном ядре. По многим данным, с ядерным матриксом связаны ферментные комплексы, осуществляющие репликацию и репарацию ДНК, транскрипцию (синтез РНК по ДНК-матрице), а также сплайсинг (вырезание из первоначальных транскриптов интронов с образованием «зрелой» информационной РНК). Представляется весьма вероятным, что присутствующие в структуре ядерного матрикса некодирующие РНК принимают участие в регуляции этих процессов.

Накапливаются данные, свидетельствующие о важной роли не наследуемых (эпигенетических) модификаций генома в формировании памяти (Sultan and Day, 2011; Zovkic [et al.], 2013; Jarome [et al.], 2014; Guan [et al.], 2015). Поэтому существенный интерес могут представить данные об участии некодирующих РНК в эпигенетическом процессе метилирования ДНК (Галицкий, 2008; Schaukowitch and Kim, 2014).

Возможно, активное участие разных групп РНК в регулировании внутриклеточных процессов родом из РНК-мира и в ходе дальнейшей эволюции были приспособлены к функционированию в нашем РНК- ДНК-мире (см. гл.3).

Интерес для понимания эволюции людей представляет сопоставление нуклеотидных последовательностей длинных некодирующих РНК, присутствующих в мозге животных и человека. Существенное расхождение свидетельствует о неслучайности различий, т. е. у человека имел место направленный отбор таких РНК по определенному фактору (Ponjavic [et al.], 2007). Таким фактором отбора мог быть повышенный интеллектуальный потенциал.

Все очевиднее обнаруживается след некодирующих РНК и в нейродегенеративных болезнях (Shafi [et al.], 2010).

Так, нарушения экспрессии нескольких конкретных характерных для мозга микроРНК сопровождается гиперфосфорилированием белка тау и нарушению аутофагии (внутриклеточного катаболизма). Оба эти эффекта ведут к нейродегенерации (для обзора: Kou and Chen, 2017).

На этом важном направлении только намечены некоторые участники из числа экспрессируемых в мозге некодирующих РНК без четкого понимания их роли. Такое понимание уже достигнуто в ряде случаев онкогенеза.

В качестве примера расшифрованного механизма участия некодирующих РНК в онкогенезе приведем рак толстой кишки. Его развитию препятствует микроРНК‑145, подавляющая синтез онкобелка, необходимого для этого развития. Было показано, что в раковых клетках повышено содержание длинной некодирующей РНК ССАТ2. Эта РНК не допускает выход предшественника микроРНК‑145 из ядра, делая невозможным его процессинг и появление «зрелых» молекул микроРНК‑145. При этом синтез онкогена деблокируется и становится вероятным развитие болезни (Yu [et al.], 2017). Приводятся и другие случаи онкогенеза, сопряженного с повышенным содержанием в раковой ткани некоей длинной некодирующей РНК (Beckedorff [et al.], 2013; Zhang [et al.], 2013; He [et al.], 2014; Jang [et al.], 2017; Kondo et[et al.], 2017; Li [et al.], 2017; Luan [et al.], 2017; Sun [et al.], 2017).

В бюлыпинстве описанных случаев с онкогенезом связано повышение содержания длинной некодирующей РНК, но известна и обратная ситуация (Yao [et al.], 2017). Эти результаты заставляют обратить пристальное внимание и на негативные аспекты деятельности некодирующих РНК. Речь идет об использовании их как биомаркеров онкогенеза, а также мишеней для терапевтических воздействий.

Заключая тему регуляторных РНК, заметим, что эпоха открытий в этой области далеко не завершена. Подтверждением является недавнее открытие нового класса регуляторных РНК, которые кодируют белки, т. е. являются информационными (Kumari and Sampath, 2015; Sampath and Ephrussi, 2016).

10.4.6 Проблема создания каталога генных вариаций (мутаций), повышающих интеллектуальные возможности в разных сферах человеческой деятельности, особенно в области «точных» наук

Обсужденные выше предложения по повышению интеллектуального потенциала, как наследуемого, так и личностного, базировались на включении в геном определенных мутаций, присутствующих в «донорной» ДНК (включение дополнительного гена также можно рассматривать как мутацию). Однако каталог таких мутаций еще предстоит создать. Речь идет о каталоге, потому что интеллектуальные возможности определяются многими биохимическими процессами. Соответственно, число генов, влияющих на деятельность мозга, велико. Более того, познавательные способности могут зависеть от генов, кодирующих белки, казалось бы, не имеющие прямого отношения к функциям мозга (Reiss [et al.], 1995; Lenhoff [et al.], 1997; Payton [et al.], 2003).

Выдающаяся роль не кодирующих белки РНК в регулировании разнообразных процессов, протекающих в ядре и цитоплазме (см. пп. 10.4.5), указывает на большую вероятность их участия в формировании интеллекта. Поэтому каталог мутаций, влияющих на интеллект, не может быть ограничен мутациями в генах, кодирующих белки. Некоторые из этих мутаций окажутся локализованными в генах малых и больших некодирующих РНК.

Приведенные выше данные свидетельствуют о большом числе факторов и, соответственно, разнообразии генов, в той или иной степени участвующих в формировании интеллекта. Поэтому только в отдельных случаях будет целесообразно запускать процедуру исследования роли определенных генов. Каждый раз потребуется конструирование трансгенных животных, несущих разные аллели исследуемого гена. Определенные шаги в этом направлении уже делаются (Иванов и Киселев, 2005; Dorus [et al.], 2004; Hill and Walsh, 2005).

Перспективным представляется другой подход, позволяющий составлять каталог интересующих нас мутаций непосредственно для людей, используя их геномные карты (см. Craig and Plomin, 2006; Docherty [et al.], 2010). При этом подходе отдельные гены, по крайней мере, первоначально не фигурируют и даже могут быть неизвестны, как большинство РНК генов. Принципиально эксперимент строится следующим образом. Подбираются две репрезентативные группы людей (по 100 человек или более) по принципу максимальной выраженности определенного ментального признака в одной группе и его минимального присутствия в другой группе.

Если иметь в виду интересующее нас повышение интеллекта, проявляющееся в успешности в области «точных» наук, то в одну группу (контрольную) войдут люди, для которых, по собственной оценке и объективно, математика и физика — самые трудно усваиваемые предметы, а во вторую группу войдут победители олимпиад по этим предметам, талантливые студенты соответствующих факультетов и проявившие свою гениальность ученые. Конечно, такой подбор не является столь однозначным как, скажем, подбор по признакам отсутствия или наличия музыкального слуха, когда объективное тестирование можно осуществить с помощью камертона. Однако при достаточной представительности обеих групп испытуемых и при совпадении результатов, полученных разными исследователями, сопоставление геномных карт, принадлежащих людям в обеих группах, позволит выявить различия геномов, от которых зависит качество интеллекта в выбранной области. Эти различия наблюдаются в форме точечных мутаций, делений и вставок ДНК. Список отличий, характерных для геномов «талантливой» группы, и войдет в искомый каталог, являющийся базой данных при практических попытках повысить интеллект.

Отнесение выявленных отличий к определенным генам даст базу для описания мыслительного процесса в терминах биохимии.

Первоначально эти эксперименты можно отработать на животных. Все, кто имел общение с домашними животными, знают, что среди них есть умные и глупые, добродушные и злобные. Эти различия особенно очевидны, если животные (кошки, собаки) принадлежат разным породам, с той или иной целью выведенным селекционерами. Проведение модельного эксперимента на этих весьма приспособленных к нему животных вполне возможно, т. к. их геномы полностью расшифрованы.

10.4.7 Реформирование межнейронных контактов (синапсов)

Помимо генетической (наследуемой) составляющей присущего индивидууму интеллекта, можно предполагать существование чисто фенотипического компонента, зависящего от особенностей формирования нейронных сетей при развитии мозга. Нейронные сети формируются путем установления межнейронных контактов (синапсов) с помощью длинных отростков нейронов — аксонов. Эти контакты являются строго детерминированными: занявший определенную позицию нейрон направляет свой аксон к другому конкретному нейрону (клетке–мишени), часто локализованному в другом разделе мозга (для обзора см. Мосевицкий, 2003). Однако нельзя исключить и ошибочные подключения.

При количестве нейронов в мозге, близком 10^11 (а устанавливаемых ими контактов с учетом ветвления аксонов более 10^12), количество ошибочных подключений может оказаться весьма значительным. Так, если вероятность ошибочного (нестандартного) подключения — одно такое подключение на 100000 (0,001%), то их число в сформировавшейся нейронной сети мозга более 10^7, а число их возможных комбинаций бесчисленно. Благодаря нестандартным подключениям все нейронные сети индивидуальны. Возможно, именно индивидуальность нейронных сетей лежит в основе самоощущения, которое позволяет каждому человеку идентифицировать себя как личность, обладающую собственным «Я».

Ошибочные подключения можно рассматривать как фенотипические (ненаследуемые) мутации, которые приводят к физиологическим отклонениям от нормы. Эти отклонения могут быть не только негативными, но и позитивными, то есть приводящими к улучшению тех или иных функций. Так, музыкальные способности, в основе которых улучшенный (абсолютный) музыкальный слух, часто не наследуются. То же можно сказать и об аномалиях интеллекта, например, о выдающихся поэтических талантах, способностях к занятиям математикой и физикой (вспомним известный афоризм «Природа отдыхает на детях гениев»). Со временем, когда будут прослежены межнейронные контакты, контролирующие определенные качества (функции), и выявлены отклонения, повышающие эти качества, появится возможность путем тонкого операционного вмешательства вносить в межнейронные контакты изменения, приводящие к желательным эффектам.

10.4.8 Терапевтические подходы, направленные на временное повышение мыслительных способностей

Перспективным является терапевтический (медикаментозный) подход к улучшению на время памяти и других проявлений мыслительной деятельности. Уже находится в стадии испытаний препарат «усилитель CREB» (CREB enhancer). Судя по названию, этот препарат активирует транскрипционные факторы, принадлежащие семейству CREB[10]. Известно, что эти транскрипционные факторы участвуют в формировании долговременной памяти, передавая в геном информацию, поступившую в нейрон (Josselyn and Nguyen, 2005; Wu [et al.], 2007). Этот и подобные препараты могут быть использованы при решении сложных задач, когда требуется «мозговая атака».

Предложены методы стимуляции мозга индукцией в нем магнитных полей (Terao and Ugawa, 2002; Rossini and Rossi, 2007; Butler and Wolf, 2007). Уже сейчас воздействие магнитным полем позволяет избежать приступа эпилепсии, улучшает состояние пациентов с болезнью Паркинсона, снимает депрессию. Развивающие эти методы исследователи предлагают, используя направленные магнитные поля, активизировать определенные участки мозга, что приведет к повышению мыслительных возможностей. Естественно, как и в случае приема описанных выше препаратов, такое повышение будет временным. Однако оно позволит исследователю решать задачи, которые без повышения творческих возможностей были бы ему недоступны. Если приемы стимуляции умственной деятельности удастся освободить от побочных явлений, то они могут стать рутинными не только для людей, занимающихся творческой деятельностью, но и для многих других, что существенно повысит интеллектуальный потенциал человечества.

Необходимо признать, что в науке осталось много нерешенных, а возможно, и не решаемых при современном уровне знаний проблем, связанных с деятельностью мозга. Исследование этих проблем откроет неведомые ныне возможности повышения интеллекта. Рассмотрим некоторые из таких проблем.

10.4.9 Контроль формирования нейронной сети

Одним из главных ожиданий, связанных с открытием функциональной значимости «молчащих» областей генома (см. пп. 10.4.5) является подтверждение принципиальной возможности записи в них программ, управляющих развитием и деятельностью мозга. В первую очередь, как несколько более продвинутую, рассмотрим проблему формирования нейронной сети. Суть этого процесса состоит в установлении межнейронных контактов, причем все контакты вполне конкретные: каждый нейрон протягивает свой длинный отросток (аксон) к определенному нейрону (клетке–мишени), даже если их разделяет значительное расстояние, и устанавливает с ним контакт (синапс). При этом аксон, ведомый находящимся на его конце «конусом роста», двигаясь по сложной траектории минует множество других нейронов, которым предназначены свои контакты.

Формально многие детали этого процесса хорошо изучены (Tessier–Lavigne and Goodman, 1996; Dickson, 2002). Движение конуса роста контролируют размещенные вдоль всего маршрута внеклеточные белки–ориентиры, взаимодействующие с белками–рецепторами, интегрированными в мембрану конуса роста. Результатом такого взаимодействия является перестройка тубулин–актинового скелета конуса роста, задающая направление следования конуса роста на данном этапе его маршрута до встречи с очередным ориентиром.

Согласно современным представлениям, в каждом нейроне должна быть реализована программа, контролирующая маршрут его аксона. На каждом этапе маршрута программа предоставляет информацию о синтезах и модификациях определенных компонентов конуса роста (белков, липидов и образованных ими структур), необходимых на этом этапе для его продвижения по направлению к следующему ориентиру, и т. д. до установления конусом роста синаптического контакта с клеткой–мишенью.

Выше мы говорили о возможности искусственного повышения интеллекта путем образования нестандартных межнейронных контактов с помощью оперативного вмешательства. Необходимость операции отпадет после расшифровки программ, контролирующих установление конкретных контактов, т. к. появится возможность внесения изменений в определенные программы (мутаций), которые заставят управляемые ими конусы роста отклониться от стандартного маршрута и образовать синапс с другой клеткой. Однако на этом пути еще много трудностей. Возможный схематический вариант такой программы был рассмотрен ранее (Мосевицкий, 2003).

Предопределенность межнейронных контактов предполагает передачу необходимой информации по наследству, т. е. запись ее в клеточном геноме. Если принять, что в отдельном нейроне реализуется одна определенная программа, то всего таких программ по числу нейронов не менее 10^11 (фактически, управляющих программ должно быть значительно больше, т. к. аксоны ветвятся, и конусы роста ответвлений направляются к собственным клеткам–мишеням). Здесь мы обратим внимание на тот общеизвестный факт, что состав генома во всех клетках организма одинаков. Следовательно, в нем закодированы все управляющие программы, формирующие нейронную сеть мозга. Активирование этих программ происходит только в нейронах — в каждом по одной, специфичной для данного нейрона. Возникает вопрос, где и как может быть записано такое количество информации. Привлечение не кодирующей белки «теневой» части генома не дает решения этого вопроса без дополнительных предположений, т. к. число программ, которые должны быть переданы по наследству, многократно превышает число нуклеотидов (3 • 10^9) в полном геноме человека (см. Мосевицкий, 2003).

Представляется очевидным, что решение проблемы записи и использования всего этого массива информации, когда оно придет, не будет тривиальным. Это решение расширит наши представления о способах хранения наследуемой информации в клетке. В настоящее время нельзя предсказать, когда все эти исследования и, тем более, связанные с ними практические проекты будут осуществлены. Они могут потребовать столетий, но решение может прийти и значительно быстрее. Вспомним, что современная молекулярная генетика зарождалась в 1950‑е годы. Вряд ли тогда сами зачинатели новой науки могли предсказать достижения предстоявшего десятилетия (расшифровку генетического кода, раскрытие механизма синтеза белка и т. д.) и, тем более, пятидесятилетия (полная расшифровка генома человека, конструирование трансгенных животных, клонирование животных, а в скорой перспективе — клонирование человека).

Решение вопросов, связанных с контролем формирования нейронной сети, может оказаться ступенькой к решению самой интригующей задачи: выяснению природы мыслительной деятельности человека. Не исключая другие подходы, следует признать, что синапсы, первоначально образованные при формировании нейронной сети, благодаря их астрономическому количеству (1012–10^13), многообразию деталей структуры и сменам локализаций (пластичность синапсов), обеспечивают практически неограниченное число ячеек памяти (Markus and Petit, 1989; Marrone and Petit, 2002). Следовательно, синапсы могут послужить материальной базой обучения и памяти (Verhage [et al.], 2000; Muller [et al.], 2000; Geinisman, 2001; Carrillo [et al.], 2013).

Согласно наиболее распространенной концепции, запоминание любой информации сопряжено с переключением синапсов или с их структурной модификацией. Пока реформированные синапсы сохраняются, жива память о сопряженном с ними событии. Эта концепция пока весьма формальна. Она не объясняет, как событие (впечатление) фиксируется в синапсах, как при воспоминании «высвечиваются» именно синапсы, имеющие отношение к вспоминаемому событию, наконец, как структурные детали этих синапсов трансформируются в воспоминаемые образы, ощущения, мысли. И это неудивительно, т. к. отсутствует даже приблизительное понимание природы этих, как считают некоторые исследователи, «нематериальных» эффектов, которые, однако, действенно влияют на разнообразные реакции организма.

10.4.10 Электромагнитная и квантовая гипотезы формирования памяти и мыслей

Предложены новые гипотезы, авторы которых надеются прояснить связь между вполне объяснимыми физическими и биохимическими процессами в синапсах и мыслительными эффектами. Согласно одной из них, поступающая в мозг информация запоминается в форме электромагнитных полей определенной частоты и интенсивности. События, информация о которых поступает в мозг через органы чувств, как и собственные мысли, могут фиксироваться благодаря наложению полей (Martinez–Banaclocha, 2005; Banaclocha, 2007).

Другие исследователи пытаются описать процессы запоминания и мышления, используя квантово–механические подходы. В ряде «квантовых» гипотез сигналы, контролируемые мембранными рецепторами, каналами, а также освобождение нейромедиатора в синаптическую щель (экзоцитоз) рассматриваются как квантованные и вероятностные процессы (Eccles, 1986; Beck and Eccles, 1992; Rosa and Faber, 2004; Macgregor, 2006; Smith, 2007). Другие авторы (Hameroff [et al.], 2002; Пенроуз, 2005) обратили внимание на тубулиновые микротрубочки, являющиеся элементами клеточного скелета.

Автор полагает, что состояния взаимодействующих молекул тубулина в структуре микротрубочки квантуются, благодаря чему микротрубочки могут быть использованы для записи и хранения информации. Правомерность привлечения квантово–механических подходов к описанию таких достаточно крупномасштабных явлений, как экзоцитоз или поведение крупных молекул тубулина и, тем более, надмолекулярных структур (микротрубочек), сомнительна (Koch and Hepp, 2006).

А главное, ни «волновая», ни «квантовая» гипотезы, по крайней мере на их нынешнем этапе, не привели к лучшему пониманию, чем же являются память и мышление (Baars and Edelman, 2012;). Вместе с тем, сохраняются представления, что именно в рамках квантовой теории окажется возможным описать механизмы умственной деятельности мозга в будущем (Cacha and Poznanski, 2014).

Глава 11 ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ ЛЮДЕЙ НЕОБХОДИМО ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПРОГРЕССА ЦИВИЛИЗАЦИИ

Стремление человека жить долго, оставаясь здоровым, присутствовало во все времена. Однако, пожалуй, только в наше время осуществление этого вполне естественного желания отдельных личностей стало также необходимым условием развития цивилизации в ею же созданной высокотехнологичной среде. Проблема состоит в том, что объем знаний и опыт, которые необходимо приобрести для того, чтобы стать высококвалифицированным специалистом, оказываются столь значительными, что период обучения, включая накапливание опыта, продолжается до возраста 40–50 лет. Именно в таком возрасте защищают докторские диссертации, становятся руководителями научных коллективов, сложных инженерных проектов. В жизни творческого человека наступает период высшей компетенции и максимальной отдачи. Но этот же период можно назвать предпенсионным.

Если учесть, что средняя длительность жизни (СДЖ) во многих развитых странах 75–80 лет, то пенсионный возраст с 60–65 лет не кажется слишком ранним.

В некоторых странах выход на пенсию в срок для ряда категорий деятельности, в том числе интеллектуальной, обязателен. Так, в Англии университетский профессор, даже Нобелевский лауреат, кем был Ф. Крик, обязан подать в отставку в 65 лет.

Таким образом, уже сейчас период обучения оказывается почти вдвое больше, чем следующий за ним период наиболее продуктивной работы, успешность которой базируется на приобретенных ранее квалификации и опыте.

В будущем это отношение будет возрастать. Наконец, при сохранении нынешних сроков жизни наступит этап в развитии цивилизации, когда усвоение уже полученных человечеством знаний потребует всей жизни, и на собственный вклад в развитие цивилизации у большинства людей не останется времени. Из сказанного следует,

что кардинальное увеличение длительности жизни людей — в числе самых актуальных проблем, стоящих перед человечеством.

Исследования, имеющие целью увеличение СДЖ, направлены, на искоренение болезней, которые оказываются наиболее частыми причинами смерти людей. Еще недавно это были инфекционные заболевания. Они отступили после создания и массового использования вакцин и антибиотиков. В наши дни это, в первую очередь, онкологические, сердечно–сосудистые, нейродегенеративные болезни. Наметившийся за последние десятилетия значительный прогресс в их лечении обязан новым лекарствам, созданным целенаправленно на базе последних достижений науки. В качестве примера можно упомянуть беду многих пожилых и не только пожилых людей — гипертонию. Еще полвека тому назад повышенное артериальное давление лечили разжижающими кровь пиявками и сосудорасширяющим папаверином. В настоящее время доступны десятки препаратов, направленных на взаимодействие с определенными ионными каналами, клеточными рецепторами, ферментами. Почти всегда можно подобрать один–два препарата, которые позволят поддерживать артериальное давление в пределах нормы и предотвратят опасные для жизни события. Прогресс хирургии также базируется на достижениях науки и техники. Существенной прибавки СДЖ можно ожидать благодаря ожидаемым успехам в области трансплантации органов. Даже у детей может возникнуть необходимость заменить почку или сердечный клапан. В настоящее время в случаях крайней необходимости органы заменяют на донорские. Однако постоянно их не хватает, не говоря об этических проблемах.

Когда аппараты искусственное сердце, почка, легкое и другие удастся уменьшить до размеров естественных органов, их можно будет использовать в качестве протезов, как уже поступают с зубами, участками сосудов, хрусталиком глаза, суставами и др.

11.1 Регенерация органов по образцу саламандр

Однако основные надежды в области трансплантации связывают с возможностью регенерации (выращивания) органов из стволовых клеток. Они основываются на результатах исследований некоторых земноводных, в первую очередь, саламандр (аксолотль), способных регенерировать не только отдельные органы, но и части тела, включая голову (может вырасти рядом вторая голова). Сейчас это явление изучается во многих лабораториях, и общая картина проясняется (Yokoyama, 2008; McCusker and Gardiner, 2011; Brockes and Gates, 2014; Fior, 2014).

Наиболее детально исследован процесс регенерации конечностей. У саламандры рана на месте удаленной конечности затягивается без образования рубца. В возникшем вздутии накапливаются стволовые клетки и (чему придается большое значение) дедифференцированные эпителиальные клетки (фибробласты). Обнаружено необходимое присутствие в зоне регенерации гормональных факторов роста фибробластов (Han [et al.], 2001), а также появление некоторых специальных малых (микро) РНК (Gearhart М. D. [et al.], 2015). Рост новой конечности происходит, по–видимому, с использованием тех же механизмов, которые действовали в эмбриогенезе (Zhu [et al.], 2012). Отличие саламандры от многих других животных может состоять в том, что она даже в зрелом возрасте способна привлечь эти механизмы для решения возникшей проблемы. Вопрос — как ей это удается? Здесь может помочь лягушка. Дело в том, что лягушата еще сохраняют способность регенерировать конечности, а взрослые лягушки — нет. Выявленные различия состава клеток и их метаболизма в раневой зоне позволят определить условия, при которых происходит регенерация. Эти исследования ведутся с нарастающей интенсивностью, в надежде, что данные, полученные на земноводных, подскажут, как запустить регенерацию органов и конечностей у млекопитающих, в том числе, у людей (.

Уже сейчас можно предвидеть интересные вопросы. Наряду с другими органами саламандра способна регенерировать мозг (точнее, может обзавестись второй головой). Нервные клетки мозга человека сохраняются на протяжении всей его жизни. Но если бы нервные клетки обновлялись, с ушедшими клетками уходила бы та информация, которая была зафиксирована в их структурах и контактах — наши мысли, эмоции, воспоминания, навыки, опыт.

Однако в двух разделах мозга, которые не участвуют в длительном сохранении памяти, клетки обновляются. Один из них — обонятельная луковица, отвечающая за восприятие запахов. Второй — гиппокамп, который пропускает через себя (консолидирует) поступившую информацию и передает ее в другие разделы на долговременное хранение. Существуют проекты обновления отдельных участков мозга с помощью собственных (предсуществующих в мозге) или внесенных в мозг стволовых клеток для компенсации ущерба, нанесенного болезнью Альцгеймера или другими нейродегенеративными болезнями и старением клеток. Вопрос состоит в том, сохранится ли накопленная ранее информация в обновленных участках. В случае отрицательного ответа появятся пожилые люди, утерявшие долговременную память, ничего не знающие и не помнящие, к которым надо будет относиться, как к новорожденным.

11.2 Старение как следствие возникновения дисбаланса между гибелью поврежденных клеток (апоптозом) и притоком свежедифференцированных клеток в органах и тканях. Понятие предельной длительности жизни

11.2.1 Правило Хейфлика, теломеры и теломераза

В 1961 г. Л. Хейфликом и П. Мурхедом (Hayflick L. and Moorhead Р. S.) была установлена следующая закономерность: клетки человека, за исключением тех, которые относятся к зародышевой плазме, способны без ущерба метаболизму осуществить только 52 деления (иметь 52 поколения). Первую и, как оказалось, верную гипотезу, выдвинул А. Оловников. Он предположил, что фермент, осуществляющий репликацию линейных молекул хромосомной ДНК, двигаясь к концу копируемой нити, не дотягивается до концевых звеньев. При движении от конца реплицируемой нити этот фермент нуждается в РНК-затравке, перекрывающей ряд крайних звеньев копируемой нити ДНК. Таким образом, обе синтезированные нити ДНК оказываются короче матричных нитей. И так после каждого цикла репликации. Оловников предположил, что эти укорочения не опасны для клетки, пока они происходят в пределах некодирующих концевых областей хромосом, именуемых теломерами. Оловников опубликовал эту гипотезу в хорошо известном журнале (Olovnikov, 1973), и его статья часто цитировалась. Спустя несколько лет после опубликования этой статьи, гипотеза Оловникова была подтверждена экспериментально. Оказалось, что концевые участки, названные теломерами, организованы как тандемы небольшой нуклеотидной последовательности (у позвоночных, включая человека, TTAGGG). Была выявлена и охарактеризована ферментная система (теломераза), обеспечивающая образование теломер (Bernardes and Blasco, 2013; Михельсон и Гамалей, 2013). За эту работу была присуждена Нобелевская премия[11]. Автор базовой гипотезы Оловников в число лауреатов включен не был, что несправедливо.

Слабым утешением могло быть сознание, что он не первый и не последний из исследователей, приоритет которых был игнорирован.

Наверняка подобные ситуации возникали уже во времена античной науки и техники. Если ближе, то напомним открытие Ломоносовым атмосферы у Венеры при прохождении ею солнечного диска в 1761 году. Отлично понимая значение своего открытия, Ломоносов сделал доклад на заседании Академии Наук, членами которой были ученые, прибывшие с Запада, издал статью на русском языке, перевод которой на немецкий был послан многим европейским ученым. Однако никакой реакции не последовало. Через 29 лет, когда Ломоносова уже не было на этом свете, о наличии атмосферы у Венеры сообщили, как о своем открытии, немецкий и английский астрономы.

Те же истории не редки и в современной науке. Збарский, Георгиев и Ченцов в 1950‑е годы показали, что после удаления (экстракции) из клеточного ядра растворимых белковых компонентов и нуклеиновых кислот остается заполняющий фибрилло–подобный материал. Через несколько лет после этих работ, в том числе имевших место и в европейском журнале, пошли публикации на ту же тему, с использованием практически тех же методов, ряда зарубежных авторов без упоминания ими предшественников. Как, наверняка, и у многих других исследователей, у автора есть свои претензии. Так, в 1976 г. в журнале «Генетика» мною была предложена модель закрепленной органеллы реплисомы, через которую при полуконсервативной репликации однонаправленно протягиваются обе «родительские» нити ДНК. Модель показала, как могут быть преодолены возникающие при этом проблемы с репликацией «отстающей» нити. Английский вариант статьи, как тогда было принято, был размножен и послан ведущим специалистам в области репликации ДНК. Через несколько лет два ведущих западных ученых опубликовали аналогичные менее детализированные модели и оспаривали друг у друга пальму первенства. Таких историй много. Они были, есть и будут, оставаясь любимой темой для историков науки. Мы же вернемся к основной теме этой главы — механизмам старения.

С учетом сказанного выше, ситуация (у человека) представляется следующим образом. В клетках органов и тканей на протяжении всей жизни организма функционирует «чистильщик» апоптоз, ликвидирующий клетки с нарушенным метаболизмом. Во всех органах наряду с терминально дифференцированными специализированными клетками, функционирование которых обеспечивает нормальную работу органа, присутствуют также стволовые «олигопотентные» клетки. Их принципиальное отличие от эмбриональных стволовых мультипотентных клеток — отсутствие теломеразной активности. Это означает, что присутствующие в органах стволовые клетки подчиняются правилу Хейфлика: они способны дать только около пятидесяти полноценных поколений. Именно в поколениях этих стволовых клеток черпаются вновь дифференцированные клетки, замещающие клетки, подвергшиеся апоптозу. И так на протяжении большей части жизни.

Резкий дисбаланс наступает при достижении стволовыми клетками дозволенного предела делений. При дальнейших делениях сокращение реплицированной ДНК будет происходить в участках действующих генов. Такие клетки не смогут предоставить полноценное пополнение, и сами будут подвергнуты апоптозу. В результате, число эффективно работающих клеток в органе катастрофически сократится. Это и есть старость.

Экспериментально установлено (на лимфоцитах), что у людей долгожителей длина теломер увеличена по сравнению с «недолгожителями» того же возраста, и эта особенность передается по наследству (Honig [et al.], 2015). Из сказанного следует, что протяженность остатка теломерной области может служить биомаркером старения (Bernadotte [et al.], 2016).

Интересным примером является изолированная популяция в США, отличающаяся большим числом долгожителей. У ее членов присутствует мутация в гене SERPINE1, кодирующем ингибитора активатора плазмогена (plasminogen activator inhibitor‑1; PAI‑1). Отсутствие или недостаток PAI‑1 благотворно сказывается на состоянии сосудов, но при этом оказалось, что и длина теломер (у лимфоцитов) у этих «мутантов» выше, чем, в среднем, у других людей (Khan [et al.], 2017; Peng [et al.], 2017). Увеличенные размеры теломер (лимфоциты) наблюдают также у людей, соблюдающих определенную диету — мясную (Fretts [et al.], 2016) или Средиземноморскую, где главным компонентом является оливковое масло (Fernandez del Rio [et al.], 2016). Логично задаться вопросом, каков механизм этого явления. Можно предположить два мехаизма: замедление клеточного цикла (к данному возрасту исходная клетка дала меньше поколений) или в какой–то мере сохранена активность теломеразы, надставляющей укорачивающиеся теломеры. Предпочтительным представляется второй вариант, тем более, что уже выпускается препарат, которому приписывают активирующее воздействие на теломеразу (см. пп. 11.2.7).

Казалось бы, из сказанного выше следует, что чем больше длина теломера, тем дольше жизнь. Для человека — это действительно так. Однако для более широкого круга — не получается. Теломеры у таких долгожителей, как слон или человек (14–20 тыс. пар нуклеотидов), в несколько раз короче, чему коротко живущей мыши и во много раз меньше, чем у комара. У грызунов работа теломеразы вообще не прекращается, и длина теломер с возрастом не сокращается, т. е. они к старению у этих, как и у многих других животных, по- видимому, не имеют отношения. У них действуют другие механизмы, например, окислительный стресс, который проявляется и у людей (см. пп. 11.2.3).

11.2.2 Старение стволовых и дифференцированных (рабочих) клеток в органах

Можно ожидать, что в обозримом будущем практически все болезни станут излечимыми. Благодаря этому, СДЖ возрастет, максимально приблизившись к непреодолимому порогу — предельной длительности жизни (ПДЖ). Основной причиной предельности жизни станет старость, означающая быстро нарастающее ухудшение качества функционирования органов, прежде всего, из–за снижения в них числа специализированных клеток. Как уже отмечалось в предыдущем подразделе, это снижение обусловлено тем, что удаление отживших свое клеток (апоптоз) уже не компенсируется притоком свежих клеток, и погибшие клетки замещаются соединительной тканью. В итоге, органы перестают обеспечивать поддержание жизни. У разных людей ПДЖ существенно отличается, находясь в интервале 80–120 лет. Последняя цифра соответствует достоверно установленному максимальному возрасту живших на Земле людей. Даже после победы над всеми опасными для жизни болезнями останутся внешние факторы — несчастные случаи, врачебные ошибки, катастрофы, возможно, и убийства. Поэтому сохранится понятие СДЖ, которая никогда не сравнится с ПДЖ, а уменьшение зазора между ними будет зависеть от прогресса медицины, техники, обеспечивающей безопасность, и морали. Однако уже сейчас велик вклад в СДЖ людей, достигших ПДЖ, как говорят, умерших от старости. Очевидно, что существенного увеличения длительности жизни можно добиться только повышением ПДЖ. А для этого необходимо продление жизни нормально функционирующих (не состарившихся) клеток.

Здесь существенно отметить, что клетки гибнут в большом количестве на всех этапах существования организма. Подсчитано, что у человека даже в детском возрасте ежесуточно гибнут десятки миллиардов клеток. Однако это не патологический, а «нормальный» процесс, называемый апоптозом.

Апоптоз можно считать запланированным в той части, которая относится к конструированию органов и частей тела, приданию им заданной формы и поддержанию их размеров в определенных пределах. Примером могут служить ликвидация жабр и убирание перепонок между пальцами эмбриона человека на определенных этапах внутриутробного развития.

Механизмы апоптоза включаются также в клетках с нарушенным метаболизмом. Эти нарушения могут быть вызваны мутациями ДНК, а также повреждениями белковых структур под действием ферментов и соединений, содержащих «активный кислород» (свободные радикалы, перекиси), производимых в ходе биохимических процессов во всех областях клетки, но больше всего в митохондриях при синтезе АТФ.

Свой вклад вносит также облучение, в том числе фоновое. «Активный кислород» нарушает структуру белков, липидов, вносит свой вклад в мутагенез. Когда груз повреждений в клетке становится чрезмерным, включаются механизмы апоптоза, который в данной ситуации является скорее вынужденной, чем запланированной гибелью клетки.

В приговоренных к апоптозу клетках запускаются каскады специфических протеаз (каспаз), уничтожающих белковые структуры, а также активируются ДНКазы, разрушающие хромосомную и митохондриальную ДНК. Характерной особенностью ликвидации клеток при апоптозе является безвредность этого процесса для окружающих клеток. В отличие от некроза, при апоптозе содержимое клетки не вытекает наружу, а «пакетируется» и используется как пища окружающими клетками.

Не все переставшие нормально функционировать специализированные клетки подвергаются апоптозу: некоторые сохраняются как живой балласт. Эти клетки полезны тем, что не позволяют органу «усохнуть», но опасно их возможное перерождение в раковые клетки. Это, в первую очередь, относится к присутствующим в тканях стволовым клеткам (Mimeault and Batra, 2009). Для этих клеток, приобретших существенные повреждения, в том числе мутации, но продолжающих делиться, существует большая опасность, не успев подвергнуться апоптозу, превратиться в злокачественные. Чтобы это не произошло, в таких клетках индуцируются механизмы, накладывающие запрет на их деление. Эти механизмы зависят от синтеза белков р16 и р21, являющихся ингибиторами циклинзависимых киназ, управляющих клеточным циклом. Этой форме старения подлежат клетки, исчерпавшие отпущенный им лимит делений, сократившие свои теломеры до нижнего предела (пп. 11.2.1), для которых дальнейшие деления мутагенны и чреваты перерождением клетки в злокачественную. Другой случай, когда необходимо воспрепятствовать делению клетки — накопление в ней вследствие окислительного стресса, радиации и других причин «испорченных» молекул (белков, липидов), а также мутаций в ДНК. Способность таких клеток к продолжению деления также может привести к злокачественному росту. Таким образом, активирование генов р16 и р21 (в активировании гена р21 участвует транскрипционный фактор р53), обеспечивающее остановку клеточного цикла, необходимо для выживания организма.

Однако существует возможность активации генов р16 и р21 в делящихся клетках, которые еще рано переводить в режим старения. Поэтому необходимо присутствие контролирующих факторов, в роли которых выступают некодирующие РНК (см. пп. 10.4.5), главным образом, микроРНК и длинные некодирующие РНК (Abdelmohsen and Gorospe, 2015; Munk 2017).

Органы способны функционировать нормально, пока убыль специализированных клеток восполняется свежедифференцированными клетками, происходящими от сохраняющих способность делиться стволовых клеток–предшественников, которых также называют олигопотентными стволовыми клетками, в отличие от мультипотентных (плюропотентных) исходных (эмбриональных) стволовых клеток. В пожилом возрасте число стволовых клеток–предшественников в органах неуклонно снижается. Эта убыль вызвана, по крайней мере, двумя причинами. Первая — уже обсуждавшийся выше апоптоз, вызванный накопившимися повреждениями клеточных структур, которому подвержены все типы клеток, в том числе и стволовые. Другая причина — ограниченность числа делений олигопотентных стволовых клеток и, следовательно, сокращение со временем до полного прекращения поступления в органы и ткани свежедифференцированных клеток. Молекулярным основам этого явления посвящен следующий подпараграф.

11.2.3 Факторы, вызывающие повреждения клеток, ведущие к апоптозу и впоследствии к старению организма

Для гарантирования наступления старения служат специальные механизмы. «Окислительный стресс» напрямую связывают со старением (Romano [et al.], 2010; Dai [et al.], 2014;. В митохондриях в ходе производства богатой энергией АТФ в качестве побочных продуктов образуются свободные радикалы и перекиси, содержащие крайне реакционноспособный (активный) кислород. Просочившись в цитоплазму и ядро, эти соединения нарушают структуру белков, окисляют липиды, повреждают ДНК. Клетки обладают аппаратом репарации (починки) ДНК, способны заменять поврежденные белки и липиды. Если же повреждения в клетке накапливаются до недопустимого уровня (это и есть окислительный стресс), то вступает в действие описанный в предыдущем подпараграфе процесс «запланированной» гибели клетки (апоптоз). Когда апоптоз начинает превышать приток свежих клеток, органы перестают выполнять свои функции в должном объеме — наступает старение.

Важным инструментом старения являются мобильные элементы ДНК (транспозоны). Ретротранспозоны Alu в геноме человека (Tomilin, 1999) исчисляются миллионами. Их размножение происходит путем образования РНК-копий с последующей обратной транскрипцией и застройкой воспроизведенного элемента ДНК (Alu- повтора) в произвольном участке генома. В геноме присутствуют также ДНК-транспозоны, которые буквально перескакивают из одного участка генома в другой. Включение транспозона в не критически важную область гена не приведет к утере жизненно важной функции, однако может вызвать ее заметное ослабление. Это может касаться и интеллекта (Yu [et al.], 2001; Bogerd [et al.], 2006; Xing [et al.], 2007). У разных людей распределение мобильных элементов, в том числе Alu–повторов, неодинаково, что вносит вклад в человеческое разнообразие и может быть в числе факторов, формирующих личность (собственное «Я»).

Однако, когда мобильный элемент вклинивается в важный для функционирования гена участок, ген становится дефектным. Если этот ген важен для нормального метаболизма клетки, то она подлежит апоптозу (М. В пожилом возрасте такие события существенно увеличивают дисбаланс в сторону снижения числа нормально функционирующих клеток и способствуют старению организма (Wood and Helfand, 2013).

Перспективным подходом к продлению нормальной работы органов может стать омоложение одряхлевших органов путем внедрения в них дополнительных порций мультипотентных стволовых клеток.

Можно представить, что уже в недалеком будущем у людей еще в молодости будут отбирать некоторое количество стволовых клеток из костного мозга (или из элементов эмбриональной ткани еще при рождении) и сохранять замороженными в жидком азоте до момента, который будет сочтен подходящим для имплантации порции этих собственных и потому не отторгаемых молодых стволовых клеток в тот или иной состарившийся орган, где под влиянием окружения они будут производить клетки данного органа, благодаря чему его нормальная работа будет продолжена.

В дестабилизации генома, клеточной гибели и, в итоге, старении организма участвуют мобильные элементы генома транспозоны. Установлено, что первоначально транспозоны в основном сосредоточены в плотно конденсированной части генома (гетерохроматин), где они практически недоступны активирующим их реагентам. Со временем, главным образом вследствие ацетилирования гистонов, гетерохроматин деконденсируется, и контроль над транспозонами ослабевает. Однако клетки сопротивляются активизации транспозонов. В удерживании их в «молчащем» состоянии участвуют и некодирующие малые РНК, и белковые комплексы (Obbard [et al.], 2009; Lee, 2015; Chen [et al.], 2016; Wood [et al.], 2016).

Это позволяет клеткам зародышевой плазмы уберечься от губительной активности транспозонов.

В дальнейшем нарастающая активность транспозонов, их внедрения в важные для клеточного метаболизма гены вносят существенный вклад в клеточную гибель и старение организма.

Инструментами клеточной гибели и старения организма являются также модификации азотистых оснований ДНК (главным образом, метилирования). Эти накапливающиеся с возрастом «внеплановые» модификации препятствуют нормальному считыванию генетической информации, что, в свою очередь, нарушает клеточный гомеостаз и приводит к гибели клеток. В настоящее время описанным выше процессам придают первостепенное значение в старении организма (Lillycrop [et al.], 2014; Pal and Tyler, 2016).

11.2.4 Генетическая составляющая старения. Гены старения и гены долголетия

Геном любого вида живых существ, включая человека, обладает определенным набором генов. Наследуемые различия между индивидуумами определяются тем, что каждый ген представлен несколькими структурными вариантами (аллелями), несущими разные мутации. Все они совместны с жизнью (летальные мутации отсеиваются), но могут по–разному влиять на протекающие в клетке (организме) процессы, в том числе, связанные со старением.

Схема эксперимента по выявлению «генов долголетия» и определению их способствующих долголетию аллелей очевидна и проста. Отбирают группу очень старых людей («столетних» (centenarians)), желательно, более 100 человек, которые уже прошли «отбор» на долгожительство, и такую же группу людей возрастом до 60 лет, еще не доживших до этой естественной селекции (контроль). У участников эксперимента берутся пробы ядерной и митохондриальной ДНК, по которым определяют нуклеотидную последовательность всего генома или выбранных его областей (Erikson G. A. [et al.], 2016). Это позволяет определить аллели генов у каждого индивидуума. Если у «столетних» преобладает определенная аллель какого–то гена, а в контрольной группе такого преобладания нет, то этот ген можно причислить к генам долголетия, а его аллель, преобладающую у «столетних», считать способствующей долголетию (позитивной).

В первую очередь, среди генов долголетия, выявленных в подобных экспериментах, отметим гены, принадлежащие подсемейству FOXO. У млекопитающих это подсемейство представлено четырьмя генами FOXO1, FOXO3, FOXO4 и FOXO6, кодирующими транскрипционные факторы, которые регулируют многие жизненно важные функции (для обзора см. Maiese [et al.], 2009; Martins [et al.], 2016). Отмечено повышенное содержание продуктов генов FOXO в «мыслительных центрах» мозга (гиппокамп, амигдала и др.), что указывает на их роль в обучении, памяти, снижении риска нейродегенеративных заболеваний (Maiese, 2016).

Причастность к долголетию обнаружили гены FOXO1 и FOXO3. Ген FOXO3 даже именуют главным геном долголетия у человека (Эрдман В. В. [и др.], 2016; Anselmi [et al.], 2009; Flachsbart [et al.], 2009;

Zeng [et al.] ,2010; Brooks–Wilson, 2013; Bao [et al.], 2014; Morris [et al.], 2015).

Естественно задаться вопросом, почему именно ген FOXO3 выделяется как весьма эффективный ген долголетия, в то время, как родственные ему гены FOXO4 и FOXO6 таким качеством не обладают, а по поводу гена FOXO1 мнения неоднозначны (Kleindorp [et al.], 2011 и см. ниже).

Кодируемый геном FOXO3 транскрипционный фактор контролирует аутофагию, т. е. процессы, обеспечивающие самоочистку клеток (Warr [et al.], 2013). Высокая эффективность этих процессов снижает вероятность злокачественного перерождения клеток и увеличивает срок жизни клеток и всего организма.

Истинный потенциал гена FOXO3 (точнее, его «позитивной» аллели) пока трудно оценить, т. к. сам он находится под контролем других факторов, регулирующих активность гена FOXO3. Транскрипционный фактор (онкосупрессор) р53 непосредственно взаимодействует с геном FOXO3, повышая его активность (Kurinna [et al.], 2010; Renault [et al.], 2011). С другой стороны, с геном FOXO3 взаимодействует подавляющий его активность транскрипционный фактор E2F1. В опытах на круглых червях (нематодах) показано, что отключение («knockout») гена, кодирующего аналог фактора E2F1, приводило к увеличению длительности их жизни (Xie [et al.], 2014). Очевидно ген, кодирующий фактор E2F1 является антиподом гена долголетия FOXO3. Его справедливо назвать геном старения.

Следует заметить, что, выделяя вслед за указанными авторами FOXO3 как единственный в семействе FOXO ген долголетия, мы игнорировали данные других авторов, согласно которым таковым является также ген FOXO1 (Li [et al.], 2009; Эрдман [и др.], 2016). Причины расхождения не ясны. Отметим только, что противоречивые данные были получены для разных этносов.

Интересно, что активность транскрипционного фактора FOXO3 тесно связана также с давно известным эффектом низкокалорийной диеты. Было показано на нематодах, мушках дрозофилах, млекопитающих (главным образом, на мышах), что длительная низкокалорийная диета, препятствующая накоплению жировых отложений (сохраняющая худобу), способствует повышению длительности жизни (у нематод и дрозофил — до двух раз, у мышей — на 20–40%). В настоящее время близок к раскрытию механизм этого явления.

Известно, что при обильном высококалорийном питании формируется белая жировая ткань, сформированная из жировых клеток (адипоцитов), разбухших от принятого ими жира. Они умножаются в числе при необходимости принять еще больше жира. Способность организма, выработанная в ходе эволюции, сохранить жир, накопленный в «тучные» дни, с тем, чтобы его использовать, когда наступят «тощие» дни, позволяет животным выживать в неблагоприятный период (засуха, зима и др.). Хранителем жира уже у беспозвоночных животных был назначен инсулин, способный, воздействуя на рецепторы жировых клеток, подавить ферменты, расщепляющие жир. Для выполнения инсулином этой защитной функции необходима его достаточная концентрация в крови: чем обширнее жировая ткань, тем выше стационарная концентрация инсулина в крови.

При накапливании инсулина в крови проявляются еще два негативных для долголетия эффекта.

Во–первых, инсулин и близкий ему гормон инсулиноподобный фактор роста 1 (ИФР1, IGF1), воздействуя каждый на свой рецептор (эти рецепторы имеются у всех типов клеток), запускают сливающиеся воедино внутриклеточные сигнальные каскады, где ключевым элементом является фосфорилирующий белки фермент под названием мишень рапамицина (target of rapamycin, TOR).

Среди его воздействий — подавление деятельности транскрипционных факторов FOXO1 и FOXO3 (Pawlikowska [et al.], 2009; O’Neill [et al.], 2016), а следовательно, нарушение жизнедеятельности клетки и ускоренное старение организма (см. выше). Подавление TOR рапамицином останавливает каскад, увеличивает длительность жизни и снижает вероятность связанных со старением болезней (Harrison [et al.], 2009; Wilkinson [et al.], 2012; Zaytseva [et al.], 2012; Mazucanti [et al.], 2015; Kennedy and Lamming, 2016; Pan and Finkel, 2017). В связи с этим уже проводятся эксперименты по контролю экспрессии человеческого ИФР1 (Berryman [et al.], 2008; Mukherjee [et al.], 2016).

Помимо участия в запуске сокращающих жизнь «каскадов старения», инсулин, присутствуя в крови, оказывает прямое воздействие на сосуды, стимулируя разрастание их стенок, забивку их каналов и, как следствие, развитие сердечно–сосудистых заболеваний. Эти проявления активности инсулина также отрицательно сказываются на длительности жизни.

Очевидный вывод из сказанного выше состоит в том, что для отдаления старения необходимо уменьшать содержание инсулина в крови. Этого позволяет добиться низкокалорийная диета. Отсутствие избыточного жира позволяет обходиться минимальным содержанием инсулина в крови, благодаря чему не инициируются старящие организм внутриклеточные сигнальные каскады и сохраняются сосуды.

Избежать накопления жира в жировых клетках, а следовательно, и повышенного содержания инсулина в крови можно и, не прибегая к строгой диете, путем достаточно интенсивных физических нагрузок.

Недавно стал понятным механизм, с помощью которого напряжения в мышцах трансформируются в сжигание жира в клетках жировой ткани (адипоцитах). Оказалось, что нагрузки стимулируют образование в мышцах ранее неизвестного гормона иризина (Erickson, 2013; Sanchis–Gomar [et al.], 2014; Dong [et al.], 2016). Его непосредственным предшественником является трансмембранный белок FNDC5. При активной работе мышечных клеток внеклеточные участки молекул–предшественников оказываются доступными ферментам, и вырезанный пептид (гормон иризин) поступает в кровь. При мыслительных усилиях и эмоциональных всплесках иризин образуется также в мозге.

Под контролем иризина белая жировая ткань, в клетках которой мало митохондрий, превращается в бурую жировую ткань с повышенным содержанием митохондрий (потому она и бурая). Под контролем иризина клетки эффективно расщепляют и «сжигают» жир. Ликвидация жира приводит к снижению концентрации инсулина в крови.

Можно ожидать, что вскоре иризин будет производиться как лекарственный препарат, препятствующий ожирению и повышению содержания инсулина в крови. Соответственно, снижается риск сопутствующих высокому инсулину болезней и раннего старения. При этом не понадобятся строгие диеты и утомительные упражнения.

Однако присутствует и генетическая составляющая контроля содержания инсулина в крови. Люди делятся на две когорты: инсулинчувствительную и инсулин–резистентную. В первой когорте стационарная концентрация инсулина, достаточная для выполнения им необходимых организму функций, существенно ниже, чем во второй. И вот, ожидаемый эффект: практически все долгожители («столетние») принадлежат когорте инсулин–чувствительных (Paolisso [et al.], 1996; Wijsman [et al.], 2011).

В настоящее время ген, ответственный за эти различия, не установлен. Значимыми могут быть мутации, определяющие различия в чувствительности к инсулину рецепторов, контролирующих проникновение глюкозы из крови в клетки. В принципе, эти мутации могут быть выявлены и приписаны определенному гену при сопоставлении геномных карт людей, отличающихся инсулин–чувствительностью.

То же можно сказать о гене FNDC5, кодирующем белок–предшественник иризина (Sanchis–Gomar [et al.], 2014), и ряде других потенциальных генах долголетия.

Среди уже установленных генов долголетия у людей, помимо обсужденных выше генов FOXO и других, отметим ген АРОЕ, который кодирует белок крови аполипопротеин Е, участвующий в транспортировке холестерина. Существуют три изоформы гена АРОЕ е2, еЗ и е4, отличающиеся точечными мутациями. У «столетних» практически отсутствует аллель е4 (Garatachea [et al.], 2014), что и не удивительно, т. к. у носителей этой аллели рано наступают симптомы нейродегенеративных расстройств, в том числе болезни Альцгеймера (Lancaster [et al.], 2016). Следует полагать, что именно аллели е2 и еЗ, но не е4, способны обеспечить белку АРОЕ приписываемую ему крайне важную функцию очистки (clearing) среды мозга от пептида, именуемого «бета–амилоид» (АР), рассматриваемого как главный виновник тех патологических изменений в мозге, которые проявляются как болезнь Альцгеймера. Согласно последним литературным данным, уже выявлены и в значительной мере охарактеризованы около двадцати генов долголетия, представленных у «столетних» определенной (позитивной) аллелью (Govindaraju [et al.], 2015; Santos–Lozano [et al.], 2016).

Есть основания полагать, что уже сейчас и не в одной лаборатории конструируются экспериментальные животные, которые должны сочетать в своем геноме позитивные аллели многих (в идеале, всех известных) генов долголетия. Можно рассчитывать, что длительность их жизни по крайней мере удвоится. Ясно, что эти работы ведутся «с прицелом» на человека. Приемы будут, практически, те же. Это мягкий вариант селекции (мягкая евгеника, см. пп. 10.4.1) и сайт–специфический мутагенез на оплодотворенных яйцеклетках (см. пп. 10.4.2). Напомним, что принципам евгеники люди следуют с незапамятных времен. Пример тому — жесткий запрет на близкородственные браки, переросший в подсознательное табу. Однако присутствие «плохих» аллелей определенного гена у вступающих в брак не родственников также не исключено. Такие казусы будут выявляться, когда у «брачующихся» появится возможность сверить их генные (геномные) карты. Отказ от брака или устранение генетического дефекта у потомков на уровне оплодотворенной яйцеклетки (см. пп. 10.4.2) или, хотя бы, генетическая диагностика плода будет их ответственным решением. А если пойти несколько дальше, то станет ясно, что круг их ответственности с геномными паспортами на руках станет значительно шире: прямым долгом родителей станет обеспечение потомкам здорового долгожительства. Сейчас работа с эмбрионами человека запрещена во многих странах, но не в Китае. Через какое–то время может оказаться, что там появилось поколение красивых, умных, здоровых долгожителей. Естественно, что друзья–соседи корейцы, японцы, вьетнамцы пустятся вдогонку, если они и весь остальной мир не сделают этого еще раньше. Судя по нарастающим темпам исследований, к концу века оптимизация генетических качеств людей будет осуществлена во многих обществах, и останется только выявлять новые «вредные» мутации и избавляться от них. Можно надеяться, что предельная длительность жизни людей будет 150–160 лет, а период зрелой (творческой) жизни может возрасти в 2–3 раза. Это существенно повысит интеллектуальный потенциал цивилизации.

Казалось бы, на этом потолок будет достигнут. Однако, немного перефразируя принятое сегодня выражение, сверху настойчиво постучали.

11.2.5 Не стареющее млекопитающее голый землекоп. Раскрытие механизмов пренебрежимо слабого старения — належла для люлей

Как в проблеме регенерации органов и даже частей тела есть образец — земноводное саламандра (см. и. 11.1), так и в борьбе со старением появилась своя «путеводная звезда» в лице эволюционно значительно более близкого нам млекопитающего — мелкого грызуна (вес 35 г) «голого землекопа» (naked mole–rat) родом из Кении (см. цв. вкл. ил. 19).

Эти ведущие подземный образ жизни животные, прямые предки которых отделились от ближайших родственников мышей и крыс около 70 миллионов лет тому назад, живут в лабораториях, начиная с середины 1980‑х годов. Завезенные тогда животные существуют до сих пор, причем без признаков старения (negligible senescence). Гибель некоторых животных в лабораторных условиях не была связана с возрастом (Buffenstein, 2008). Достаточно сказать, что на всем протяжении существования в лаборатории «ветераны» (и самцы и самки) сохраняют способность иметь потомство. Их близкие родственники мыши стареют и умирают в возрасте 3–3,5 года.

Второе замечательное качество голых землекопов: они почти не болеют раком, и до настоящего времени его не удалось вызвать химическими канцерогенами и внесением онкогенов в культивируемые клетки (например, фибробласты кожи) (Liang [et al.], 2010). У них также не отмечены нарастающие с возрастом сердечно–сосудистые (Grimes [et al.], 2012) и нейродегенеративные (Edrey [et al.], 2012) заболевания.

Как правило, проводимые с голыми землекопами эксперименты строятся на сопоставлении полученных для них данных с соответствующими данными для близких видов животных, подверженных старению, болезням, связанным со старением и проживающим короткую жизнь.

Первый вопрос, который был рассмотрен, действительно, напрашивался. Ведущая теория старения основывается на вредоносности содержащих активные формы кислорода свободных радикалов и перекисей, образующихся в митохондриях в качестве побочных продуктов генерирующих энергию процессов (окислительный стресс; см. пп. 11.2.2). В рамках этой теории следовало полагать, что у нестареющих голых землекопов либо продуцируется мало активного кислорода, либо он быстро нейтрализуется. Однако к общему удивлению эти предположения не оправдались: содержание активного кислорода в клетках разных органов голых землекопов оказалось ничуть не ниже, чем у других животных, в том числе, быстро старящихся мышей. Более того, и повреждающий эффект активного кислорода, например, окислительное карбонилирование белков, липидов, ДНК в клетках голых землекопов такой же, как у быстро стареющих мышей и крыс, если не выше (Andziak [et al.], 2006; Lewis [et al.], 2013).

Следовательно защитные реакции должны осуществляться в дальнейшем, а именно, на этапе борьбы клеток с засорением окисленными продуктами.

В настоящее время исследования, имеющие целью раскрыть генетические и метаболические особенности голых землекопов, ведутся во многих лабораториях (увы, все они, если судить по публикациям, вне России).

Уже сейчас очевидно, что у животных–долгожителей клетки подготовлены к этой борьбе значительно лучше. Это показано на примере склонных к агрегации карбонилированных белков.

У «обычных» животных окисленные белки в значительной степени агрегируют и уже не способны вернуться в нормальное состояние. Согласно приведенным в литературе данным, у голых землекопов окисленные белки подвержены агрегации в значительно меньшей степени, благодаря чему значительная их часть сохраняет способность к восстановлению (De Waal [et al.], 2013; Lewis [et al.], 2012, 2013). Кроме того, голые землекопы обладают дополнительными механизмами, ускоряющими утилизацию окисленных веществ.

У голых землекопов в цитоплазме клеток обнаружен белковый фактор, улучшающий работу протеасом — органелл, в которых осуществляется ферментативное разрушение белков с нарушенной структурой. Примечательно, что указанный цитоплазматический фактор способен активировать протеасомы других млекопитающих (Rodriguez [et al.], 2014).

Большое значение в эффективной ликвидации последствий окислительного стресса у голых землекопов придается повышенной активности транскрипционного регулятора Nrf2, который управляет, в частности, экспрессией генов, кодирующих активные элементы протеасом (Bruns [et al.], 2015; см. также Pride [et al.], 2015).

Фактор Nrf2 привлек внимание исследователей, когда оказалось, что при его недостатке у экспериментальных животных наступало преждевременное старение. Как и FOXO (пп. 11.2.2), Nrf2 сам находится под контролем, как активаторов, так и ингибиторов. В цитоплазме он находится в контакте с ингибитором Keapl. Только освободившись от него, Nrf2 может направиться в ядро и выполнять свои позитивные функции (Giudice [et al.], 2010;. При искусственном снижении содержания ингибитора Keapl длительность жизни экспериментальных животных возрастала (Sykiotis and Bohmann, 2008).

У голых землекопов обнаружен естественно пониженный уровень ингибитора Keapl и, соответственно, у них наблюдается повышенная активность фактора Nrf2 (Bruns [et al.], 2015; Lewis [et al.], 2015).

Таким образом, у голых землекопов выработаны механизмы, обеспечивающие оперативную очистку клеток от «мусора» — окисленных и неспособных осуществлять свои функции белков. К этому следует добавить повышенную точность синтеза белков на рибосомах, у которых, кстати, обнаружили структурные особенности (Azpurua [et al.], 2013 а), а также повышенную эффективность систем, осуществляющих починку (репарацию) ДНК (MacRae [et al.], 2015), в первую очередь, двунитевых разрывов ДНК, которые особенно опасны для клетки (Gorbunova and Seluanov, 2016; White and Vijg, 2016). Благодаря сочетанию всех этих положительных для клеток качеств срок существования клеток (до апоптоза) у голых землекопов может оказаться существенно продленным.

Однако победа, которую голые землекопы одержали над окислительным стрессом, не могла быть единственной. Справедливо считается, что вероятность онкологического заболевания растет с возрастом, однако и молодые мыши, крысы, люди болеют раком. В последнем можно убедиться, посетив онкологическую клинику. Однако при допустимости отдельных случаев (Delaney [et al.], 2016), частота онкологических заболеваний нестареющих голых землекопов многократно ниже частоты заболеваний их обычных родственников. В противном случае наблюдалась бы их регулярная убыль, и популяция не достигала бы присущего ей долгожительства.

Таким образом, должны существовать механизмы, предохраняющие голых землекопов от заболевания раком. Очевидно, что таким фактором является эффективная репарация ДНК, о чем говорилось выше. Но рассматриваются и другие возможности.

Уже в ранних исследованиях механизмов исключительной устойчивости голых землекопов к раку было замечено, что их клетки (в культуре) прекращают деление при достижении значительно меньшей плотности их размещения, чем клетки обычных мышей и крыс (Seluanov [et al.], 2009). В ходе дальнейших исследований было установлено, что «преждевременная» остановка деления клеток голых землекопов, предотвращающая их вероятное перерождение в раковые, обусловлена особыми свойствами внеклеточного матрикса, в составе которого у голого землекопа присутствует высокополимерная гиалуроновая кислота (степени полимеризации в 5–10 раз выше, чем у других животных, включая человека). Соответственно, межклеточная среда у голых землекопов отличается высокой вязкостью (Tian [et al.], 2013). Повышенная вязкость среды увеличивает чувствительность клеток к контактам, вследствие чего они прекращают рост.

С особыми качествами внеклеточного матрикса может быть связано также присутствие у голого землекопа необычной изоформы онкосупрессора р16 (INK4), отсутствующей у «смертных» животных

(Tian [et al.], 2015). Исследования в этой области развиваются (Faulkes [et al.], 2015).

Мы рассмотрели некоторые «придумки», которые используют голые землекопы, чтобы практически полностью уберечься от рака.

Однако есть и другие «смертельные» недуги, от которых практически свободны голые землекопы. Это болезни сосудов и нейродеге- неративные заболевания. Можно предположить, что голые землекопы отличаются высокой инсулин–чувствительностью, что должно способствовать сохранению сосудов (см. пп. 11.2.3). Особености инсулиновой системы голых землекопов исследуются (Brohus, 2015).

Интересный, хотя, в принципе, ожидаемый результат получен при изучении вопроса устойчивости голых землекопов к нейродегенеративным заболеваниям. Одним из факторов, стабилизирующих метаболизм мозга, является многофункциональный белок нейрегулин, представленный несколькими изомерами, в том числе, изоформой нейрегулин‑1 (neuregulin‑1). Обычно, старение сопровождается падением содержания нейрегулина‑1. Соответственно, повышается уровень нейродегенеративных заболеваний. Однако у голых землекопов, в том числе самых возрастных (живут в лаборатории 32 года), признаки старения отсутствуют. Измерение содержания нейрегулина‑1 у этих животных показало, что его уровень у «ветеранов» столь же высок, как у новорожденных (Edrey [et al.], 2012). Очевидно, что это не единственная причина отсутствия у голых землекопов нейродегенеративных болезней, но одно из необходимых для этого условий.

Другая линия исследований — сопоставление не продуктов (белков), а геномов. Эта линия представляется весьма перспективной, что доказывают уже проведенные исследования. Когда был расшифрован геном голых землекопов (, что у них есть гены, которые отсутствуют у других животных, в том числе, у близких им мышей и крыс. С другой стороны, у «обычных» животных присутствуют гены, которых нет у голых землекопов. Обнаружены также специфические для голых землекопов точечные мутации в общих для всех исследованных животных генах (Keane [et al.], 2014; Yang [et al.] 2015). Эти данные открывают широкое поле для экспериментирования с геномами как «обычных» животных, так и голых землекопов. Такие эксперименты должны выявить дополнительно к уже известным генам те, которые контролируют процессы, противодействующие старению, или процессы, способствующие ему.

Как уже было отмечено выше, старение человеческого организма может быть, в первую очередь, связано с нарушением в органах баланса между убылью клеток (апоптоз) и появлением свежедифференцированных клеток, продуцируемых «зрелыми» стволовыми клетками, число делений которых ограниченно, т. к. в них отсутствует теломеразная активность, и укорачивание теломер при репликации хромосом не компенсируется их наращиванием.

Можно было предположить, что долгожительство голых землекопов объясняется сохранением теломеразной активности у «зрелых» стволовых клеток, присутствующих в органах и тканях. Но и у других грызунов зрелые стволовые клетки сохраняют теломеразную активность на протяжении всей их жизни (Gomes [et al.], 2011). Однако это не спасает мышей и крыс от малого срока жизни (2–3 года).

Учитывая вышесказанное, следует сделать вывод, что сохранение теломеразной актисности в делящихся клетках органов и тканей является для долголетия условием необходимым, но не достаточным. У короткоживущих грызунов эффективны механизмы старения, которые срабатывают раньше, чем могли бы проявиться преимущества перманентной теломеразной активности. Но эти преимущества могут быть использованы голыми землекопами, у которых механизмы раннего старения каким–то образом блокированы.

Модельная система близкородственных коротко живущих мышей и крыс и долгожителей голых землекопов интересна тем, что длительность их жизни отличается не в полтора–два раза, а более чем на порядок.

Выше были названы гены долголетия (FOXO3, АРОЕ, р53 и др.), которые у доживших до преклонного возраста людей («столетних») представлены определенными аллелями (см. пп. 11.2.3). Apriori, у долгожителя голого землекопа эти гены должны быть представлены теми же аллелями. Расшифровка генома голых землекопов позволяет уже сейчас определить характерные для них аллели генов долголетия. В качестве примера сошлемся на уже проведенный сравнительный генетический анализ, показавший, что у голых землекопов в генах, контролирующих элементы теломеразы, как в кодирующих, так и в регуляторных областях, присутствуют мутации, характерные только для этих животных (Kim [et al.], 2011; Evfratov [et al.], 2014; для обзора см. Gorbunova [et al.], 2014). Хотя конкретная роль этих мутаций еще не установлена, представляется вероятным, что они оптимизируют функции теломераз, связанные с долголетием.

Выявляются также отличия голых землекопов на уровне физиологии и биохимии. Выше (пп. 11.2.3) было отмечено, что «столетние» люди почти исключительно принадлежат когорте инсулин–чувствительных людей, нуждающихся в малом количестве инсулина и близкого ему гормона инсулин–подобного фактора роста 1 (IGF1).

Исследование, проведенное на различающихся долголетием грызунах, показало, что в мозгу долгоживущих животных количество рецепторов IGF1, через которые запускаются каскады «старения», блокирующие гены долголетия, минимально (Azpurua [et al.], 2013 b).

Однако прямые данные о инсулин–чувствительности голых землекопов в литературе не приводятся.

Принципиально важным будет выявление всех качеств голых землекопов, обеспечивающих им здоровое долгожительство. Определение стоящих за ними генов и мутаций может оказаться практически важным при решении проблемы здорового долголетия людей (Lagunas- Rangel F. A. and Chavez–Valencia V. [et al.], 2017; Skulachev V. P. [et al.], 2017).

Именно поэтому во многих лабораториях заводят этих животных для биохимических и генетических исследований (Pride [et al.], 2015). Похоже, что разворачивается гонка, кто первый укажет причину (механизм) большого скачка в долголетии голых землекопов. Подобную гонку ранее выиграли Ф. Крик и Дж. Уотсон, описавшие структуру молекул ДНК как носителей генетической информации.

Встает естественный вопрос: почему эволюция все свои позитивные усилия в направлении долгожительства сосредоточила на голом землекопе, для которого эти качества, как кажется, не могли быть определяющими факторами отбора? Пока на этот вопрос нет ответа.

Интересно также: когда проявятся у обитающих в лабораториях голых землекопов, оберегаемых от случайной гибели, признаки старения, и каков их предельный возраст? Однако уже сейчас можно рассмотреть некоторые варианты.

Прежде всего может оказаться, что клетки человека не менее устойчивы к связанным со старением болезням, чем клетки голого землекопа. Человек в возрасте 30–40 лет так же, как голый землекоп, еще не обнаруживает явных признаков старения, хотя онкологические заболевания у людей в этом возрасте уже не редкость. Однако у человека примерно в 2000 раз больше клеток, чем у голого землекопа. Если принять, что клетки обоих организмов с одинаковой вероятностью перерождаются в злокачественные, то частота заболеваний раком у людей окажется на три порядка выше, что, возможно, соответствует действительности.

Было время, когда считалось, что клетки млекопитающих, даже далеко разошедшихся в ходе эволюции, одинаково устойчивы к злокачественному перерождению. Отсюда сформулированный около 40 лет тому назад «парадокс Пето»: животные, отличающиеся по числу клеток в сотни и тысячи раз, заболевают раком примерно с одинаковой вероятностью (казус голого землекопа тогда еще не обсуждался). Однако если принять, что у разных организмов клетки обладают разной резистентностью к злокачественному росту, то никакого парадокса нет: именно повышение резистентности клеток к такому перерождению открывает возможность к увеличению размеров животного. Наглядным примером такой эволюции является современный слон.

В его геноме присутствуют 20 копий гена онкосупрессора ТР53. В эволюции количество копий этого гена нарастало в последовательных формах, размеры которых также увеличивались (Abegglen [et al.], 2015; Sulak [et al.], 2016). Длительность жизни человека и слона примерно одинакова, как и заболеваемость раком, а вес слона и количество клеток в нем в 50 раз больше. Во столько же раз клетки слона должны быть более устойчивы к перерождению. Следуя той же логике, клетки гренландского кита (вес достигает 100 тонн, длительность жизни более 200 лет) должны противостоять злокачественному перерождению в тысячи раз успешнее, чем клетки человека. Недавно геном гренландского кита был расшифрован, и уже начаты исследования специфических для китов механизмов, возможно, самой высокой клеточной устойчивости к злокачественному перерождению (Keane [et al.], 2015).

Из отмеченной выше тенденции увеличения размеров и, соответственно, массы животного вслед за повышением устойчивости его клеток к злокачественному перерождению выпадают голые землекопы, которые, обладая потенциалом для образования крупных форм, как человек или даже слон, остаются в группе самых мелких млекопитающих. Очевидно, главной причиной такого блока является подземный образ жизни и скудная пища. В лаборатории или зоопарке образ жизни голых землекопов может быть изменен, и откроется возможность для спонтанного или направляемого селекцией (отбор крупных и неагрессивных особей) укрупнения этих животных в соответствии с высоким потенциалом, задаваемым составляющими их клетками. Гигантских голых землекопов можно будет приспособить для рытья траншей или даже проходки тоннелей для Метростроя.

Если серьезно, то именно в настоящее время благодаря успехам биохимии и молекулярной генетики открылись широкие возможности исследования проблем старения и долголетия, включая причины и механизмы онкологических и нейродегенеративных заболеваний. В этих исследованиях голые землекопы как объекты занимают ведущее место. Следует ожидать также сенсационных открытий при исследовании метаболизма клеток кита, которые могут обладать наиболее эффективными способами защиты от злокачественного перерождения.

Исследования на этих долгожителях, клетки которых практически свободны от злокачественного перерождения, еще находятся на ранней стадии. В частности, неясно, как они нейтрализуют накапливающиеся с возрастом такие эпигенетические (не передающиеся по наследству) эффекты, как метилирование цитозинов в ДНК, ацетилирование гистонов, нарушение структуры генов «прыгающими» элементами ДНК (транспозонами). Эти эффекты вносят существенный вклад в онкологические, нейродегенеративные болезни и в само старение (Li and Tollefsbol, 2016).

11.2.6 Возможность создания новой разновидности люлей–лолгожителей

Мы уже говорили, что научно и технически продвинутое общество, вынужденное заниматься все более сложными жизненно важными проблемами, заинтересовано в увеличении срока деятельной жизни людей.

Из этих, а также чисто гуманных соображений из описанных в предыдущих подпараграфах исследований помимо научных результатов будут извлекаться практические рекомендации, какие изменения надо внести в геном человека, чтобы его свободная от болезней жизнь существенно, возможно кратно, возросла.

На базе сведений о собственных генах долголетия может быть сформирован пакет мутаций в них (аллелей), способствующих увеличению срока жизни.

На базе данных о животных–долгожителях — как голых землекопах, так и крупных животных, клетки которых должны обладать исключительной устойчивостью к злокачественному перерождению (см. предыдущий подпараграф), — может быть сформирован пакет чужеродных генов, внесение которых в геном человека будет оздоравливать и удлинять его жизнь.

Уже разработанные и успешно применяемые у животных приемы модификации генома (см. пп. 10.4.2 и 10.4.4) могли бы быть в будущем применены к человеку для поэтапного внесения мутаций и генов из указанных пакетов в его геном.

Следует надеяться, что к тому времени на Земле будут существовать цивилизованные и законопослушные сообщества, и манипуляции с генами эмбрионов человека будут происходить под должным контролем и, в частности, по желанию и указаниям будущих родителей.

Появившиеся по воле родителей «слабо стареющие» люди будут сосуществовать с обычными братьями, сестрами, супругами, собственными потомками, другими людьми. Этот психологически болезненный период перехода к новой разновидности долго живущих людей может растянуться на тысячелетия, даже если будут применяться приемы селекции в форме рекомендуемых браков. Каков будет характер взаимоотношений в этот период, предсказать трудно.

11.2.7 Перспективы повышения долголетия уже живущих людей. Пилюли от старости

Выше, говоря о достижении человечеством здорового долголетия, мы фактически имели в виду формирование новой породы людей, у которых это качество закреплено генетически и передается по наследству. Реально это произойдет не скоро и не сразу.

Однако ныне живущие люди и ближайшие поколения тоже хотят жить долго и не болеть. Ситуация усугубляется тем, что уже сейчас человек имеет представление о своей «хорошей» или «плохой» наследственности, а вскоре он будет располагать генетическим паспортом, который предскажет ему вероятные болезни и ожидаемый срок жизни. Для людей с неблагоприятным прогнозом дополнительной неприятностью явится необходимость предъявления генетического паспорта при поступлении на работу, а также после (или до) объяснения в любви.

Как это бывало ранее, в критической ситуации человечество находит приемлемый выход. На этот раз таким выходом могут стать медикаменты, способные компенсировать генетические недостатки. Некоторые из них уже есть в аптеках. Другие проходят необходимые испытания.

В первую очередь, коснемся проблемы инсулин–резистентых людей, отличающихся повышенным содержанием инсулина в крови (см. пп. 11.2.3). У них следует блокировать осуществление инициируемых инсулином и инсулин–подобным фактором роста 1 (IGF1) «каскадов старения».

Возможно, с этой целью, помимо низкокалорийной диеты, снижающей секрецию инсулина (L6pez‑Lluch and Navas, 2016), будут рекомендованы вещества, которые можно считать миметиками низкокалорийной диеты. К таким веществам можно отнести рапамицин, ингибирующий в «каскаде старения» фосфорилазу TOR, которая подавляет активность транскрипционных факторов FOXO (см. пп. 11.2.3). Применение рапамицина у мышей увеличивает длительность жизни до 40%, повышает обучаемость и снижает вероятность болезней, связанных со старением (Harrison [et al.], 2009; Hallkoran [et al.], 2012; Wilkinson [et al.], 2012; Zaytseva [et al.], 2012; Anisimov, 2013; Kennedy and Lamming, 2016).

В еще большей степени миметиком низкокалорийной диеты является гормон иризин (см. пп. 11.2.3), непосредственно инициирующий освобождение жировых клеток от накопившегося жира и снижающий потребность организма в инсулине. В настоящее время иризин известен как средство от ожирения.

Важным следствием низкокалорийной диеты является активация группы ферментов деацетилаз, принадлежащих семейству сиртуинов. Этим весьма важным для жизнедеятельности организма ферментам, имеющим прямое отношение к долголетию, посвящен следующий подпараграф. Здесь отметим только, что миметиком низкокалорийного голодания является полифенол ресвератрол, активирующий сиртуин SIRT1. Систематический прием ресвератрола существенно (до двух раз) продлевает жизнь экспериментальных животных (Baur [et al.], 2006; Bhullar and Hubbard, 2015; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/?term=Diaz%20M%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_ uid=27666185Kumar and Lombard, 2016).

Метформин принадлежит к классу бигуанидов. Он активирует АМФ-зависимую протеинкиназу (АМФК/АМРК), контролирующую метаболизм глюкозы. От ее активности зависит инсулин–чувствительность организма. Рядом авторов было обнаружено, что метформин у экспериментальных животных, в том числе мышей и крыс, снижает заболеваемость раком и повышает срок жизни (Chong [et al.], 2009; Berstein, 2012; Cabreiro [et al.], 2013; Anisimov, 2015). В ряде исследований утверждается, что метформин защищает от рака и людей. Считается, что метформин спас от заболевания раком многие тысячи людей среди тех, кто его регулярно принимает в связи с заболеванием сахарным диабетом 2‑го типа (Menendez [et al.], 2012, 2016; Tseng, 2016; Crowley [et al.], 2017).

Обнаружено и исследуется влияние на ход старения лития (Castillo- Quan [et al.], 2016) и сероводорода (Perridon [et al.], 2016). К сожалению, эти вещества токсичны и неясно, будут ли они эффективны в допустимых дозировках. Хотелось бы также больше знать о механизме их действия.

Недавно открылась перспектива, о которой и мечтать, казалось бы, не приходится: было обнаружено, что прием ряда веществ активирует теломеразу (Boccardi and Paolisso, 2014) и, соответственно, приводит к наращиванию теломер, т. е. отдалению репликативного старения и опасности связанных с ним заболеваний.

Прежде всего, отметим вещество растительного происхождения циклоастрагенол (Bernardes de Jesus [et al.], 2011; Harley [et al.], 2011). У лабораторных животных применение циклоастрагенола продлевало жизнь, не вызывая, что очень важно, увеличения заболеваемости раком (Bernardes de Jesus [et al.], 2011). Уже несколько лет ведутся испытания циклоастрагенола на людях (Jager and Walter, 2016; Salvador [et al.], 2016). C 2013 г. в США циклоастрагенол выпускается как пищевая добавка под названием ТА‑65.

Установлено, что статины, помимо их основного предназначения — снижения содержания холестерина, попутно повышают теломеразную актвность (Boccardi [et al.], 2013; Bennaceur [et al.], 2014; Strazhesko [et al.], 2016; Yeh and Wang 2016).

Способность повышать теломеразную активность приписывается также природному веществу карнозину (Babizhayev [et al.], 2014). Карнозин представляет собою дипептид р–аланил–Ь-гистидин. В значительном количестве он присутствует в мышцах и в мозге, где, как полагают, выполняет функции антиоксиданта, а также связывает свободные ионы цинка и меди.

Согласно недавно полученным данным (на лимфоцитах) у людей, регулярно занимающихся спортом, заметно повышается теломеразная активность и, соответственно, поддерживается достаточная длина области теломер на концах хромосом (Muniesa [et al.], 2016). Возможно, к этому эффекту причастен гормон иризин, вырабатываемый в мышечной ткани при физических нагрузках (см. пп. 11.2.3).

Следствием применения веществ, стимулирующих теломеразную активность, может явиться продление периода функционирования стволовых клеток в органах и снабжения последних свежедифференцированными клетками. Это отодвинет наступление дряхлости и приведет к повышению предельного возраста людей (при условии приема рекомендованных препаратов).

11.2.8 Сиртуины и долголетие

Ключевыми участниками процессов, поддерживающих стабильность организма и отдаляющих старение, являются ферменты деацетилазы, принадлежащие семейству сиртуинов (sirtuins) (Schemies [et al.], 2010; Guarente, 2011; Olzscha [et al.], 2015; Kurylowicz, 2016; Wu [et al.], 2016; J^sko [et al.] ,2017; Pan and Finkel, 2017; Satoh [et al.], 2017). У млекопитающих сиртуины представлены семью изоформами (SIRT1—SIRT7). Эти изоформы распределены во всех разделах клетки. SIRT1, SIRT6 и SIRT7 присутствуют в ядре; SIRT2 — в цитоплазме; SIRT3, SIRT4 и SIRT5 локализованы в митохондриях.

Кофактором и, фактически, вторым субстратом в реакции деацетилирования является никотинамидадениндинуклеотид (НАД+). В ходе реакции деацетилирования НАД+ подвергается расщеплению и остаток уксусной кислоты переносится с белка–субстрата (точнее, с остатка аминокислоты лизина) на фрагмент НАД (Zhao [et al.], 2004).

Сиртуины можно назвать умными, а точнее, интеллигентными ферментами, т. к. их активность направлена во благо организма (Giblin [et al.], 2014), при том, что непосредственным результатом деацетилирования белка–субстрата (гистона, транскрипционного фактора, фермента) может быть как активирование, так и понижение активности (Park [et al.], 2013; Tseng [et al.], 2013,2014; J^sko and Strosznajder, 2016; Wu [et al.], 2016; Balaiya [et al.], 2017; J^sko [et al.], 2017).

Более подробно рассмотрим деятельность «ядерных» изоформ SIRT1 и SIRT6. Одной из главных их задач является поддержание правильной (для данного типа клеток) конформации хроматина, в частности, сохранение высококонденсированных (молчащих) его областей. Нарушение плотной конформации (разрыхление) хроматина делает ранее закрытые гены доступными ферментам, осуществляющим транскрипцию, что может привести к появлению в клетке «незапланированных» продуктов и к нарушению ее жизнедеятельности. Причиной деконденсации хроматина является систематическое ацетилирование в гистонах остатков лизина ферментом ацетилтрансферазой. SIRT1 и SIRT6 не допускают гиперацетилирования хроматина, осуществляя обратную реакцию деацетилирования гистонов. В результате, поддерживается необходимый баланс. Заметим, что эти процессы относятся к эпигенетическим, при которых изменения активности генов не связаны с изменениями в нуклеотидном составе ДНК (другой пример эпигенетического процесса — метилирование–деметилирование ДНК).

Имеет место определенная специализация SIRT1 и SIRT6. SIRT6 контролирует области теломер на концах хромосом (Michishita [et al.], 2008; Tennen [etal.], 2011; Cardus [et al.], 2013; Rizzo [et al.], 2017). При отсутствии там деацетилазной активности (нокаут гена SIRT6) структура хроматина на концах хромосом нарушена, и концы имеют тенденцию к слипанию (Nagai [et al.], 2015).

SIRT1, SIRT6 и SIRT7, будучи непосредственно связаны с хроматином, активно участвуют в поддержании целостности генома: при осуществлении в каком–то локусе двунитевого разрыва ДНК (например, под действием фонового излучения) они направляются в этот локус, способствуя формированию там комплекса восстановительных ферментов (репараз) (Mostoslavsky [et al.], 2006; Vazquez [et al.], 2017).

SIRT1 и SIRT6 деацетилируют не только гистоны в хроматине, но и другие белки, главным образом, транскрипционные факторы. Так, деацетилирование ими транскрипционного фактора NF-кВ снижает его активность, препятствуя чрезмерной экспрессии контролируемых этим фактором генов, что могло бы привести к воспалительным процессам, онкологическим и нейродегенеративным заболеваниям, а также к ускоренному старению (Chen [et al.], 2005; Zhang [et al.], 2016; Huang [et al.], 2017).

Деацетилирование транскрипционного фактора FOXO3, наоборот, активирует его. Повышенная экспрессия контролируемых FOXO3 генов защищает сердечно–сосудистую систему, защищает от окислительного стресса, препятствует старению, увеличивая срок жизни (Tseng [et al.], 2013; Kitada, 2016; Wang [et al.], 2016; Wqtroba and Szukiewicz, 2016; Winnik [et al.], 2016).

Значительный интерес, особенно для онкологии, представляет взаимодействие SIRT1 с онкорепрессором р53, который также является транскрипционным фактором (Gonfloni [et al.], 2014).

В недавно проведенных исследованиях подтверждено ключевое значение SIRT6 для поддержания стабильного функционирования клеток разных тканей (Nagai [et al.], 2015; Wu [et al.], 2015; Zhao [et al.], 2017), а следовательно, и для длительности жизни организма. Действительно, длительность жизни трансгенных мышей, лишенных

SIRT6, в 10 раз короче, чем нормальных мышей, т. е. всего 2–3 месяца, причем у них наблюдаются все признаки старения (Mostoslavsky [et al.], 2006; Kanfi [et al.], 2012). И, наоборот, повышенный синтез SIRT6 смещает срок жизни животных к верхнему пределу.

Не менее значимым для нормального функционирования клеток и всего организма является SIRT1 (Imai, 2007).

Выше были рассмотрены позитивные эффекты, наблюдаемые у лабораторных животных, «посаженных» на длительную низкокалорийную диету, и главный из них — существенное (до двукратного) продление срока жизни. Последующие исследования показали, что главными инструментами, с помощью которых эти эффекты достигаются, служат резко повышающие свою активность сиртуины: ядерные SIRT1 и SIRT6, функции которых мы обсудили выше, а также SIRT3, контролирующий активность транскрипционного фактора FOXO3 в митохондриях (Kanfi Y. [et al.], 2008; Park [et al.],2013; Tseng [et al.], 2013, 2014; Kulkarni and Canto, 2015; Zhang [et al.], 2016). Повышение активности сиртуинов достигается как увеличением экспрессии их генов, так и усилением синтеза их кофактора НАД+.

Основным эффектом длительной низкокалорийной диеты (контролируемого голодания) является снижение секреции инсулина, ибо организм может обходиться меньшим его количеством (повышение инсулин–чувствительности). Низкая концентрация инсулина в межклеточной среде препятствует запуску инсулин–зависимых «каскадов старения» (см. пп. 11.2.3) (Longo, 2009).

Благодаря этому получают возможность проявить активность факторы, способствующие долголетию. Среди них — сиртуины. Можно предполагать присутствие обратной связи: показано участие повысившего активность SIRT1 в поддержании метаболизма глюкозы и сохранении инсулин–чувствительности (Kanfi Y. [et al.], 2008; Kurylowicz, 2016; Park [et al.], 2017; Ye [et al.], 2017).

Первостепенная роль сиртуинов в продлении жизни при низкокалорийной диете следует из того факта, что у трансгенных животных (мышей), с инактивированным геном SIRT1 (или SIRT6) низкокалорийная диета не ведет к увеличению срока жизни, и, наоборот, не голодавшие трансгенные мыши, у которых повышена активность SIRT1, обнаруживают свойства (в том числе, долгожительство), характерные для животных, «сидящих» на низкокалорийной диете (Bordone [et al.], 2007).

Низкокалорийная диета — не единственный способ повысить без генетических манипуляций активность сиртуинов. Эту функцию может выполнить ресвератрол (resveratrol), — природное вещество (полифенол) растительного происхождения (для обзора см. Abu–Amero [et al.], 2016).

По данным разных авторов, ресвератрол непосредственно взаимодействует с комплексом SIRT1 и деацетилируемого белка (субстрата), стабилизируя его, что ускоряет реакцию (Borra [et al.], 2005; Kaeberlein [et al.], 2005; Cao [et al.], 2015; Hou [et al.], 2016; однако см. Beher [et al.], 2009; Pacholec [et al.], 2010). Сказанное выше иллюстрируется схемой (рис. 10).

Рис. 10. Схема, иллюстрирующая активацию сиртуинов и последствия их деятельности

Заметим, что в другой схеме, интерпретирующей взаимосвязь между бескалорийной диетой и долгожительством, существенная роль отводится онкосупрессору р53 (Tucci [et al.], 2014).

Показано, что добавление ресвератрола в рацион лабораторных животных (мышей) при дневной дозе 25 мг/кг приводило к существенному увеличению длительности активной жизни (Gerhardt [et al.], 2011). В многочисленных исследованиях на мышах и клеточных культурах показано, что систематический прием ресвератрола снижает окислительный стресс, препятствует воспалениям, злокачественному перерождению клеток нейродегенеративным заболеваниям, в том числе болезни Альцгеймера (Abu–Amero [etal.],2016; J^sko [et al.], 2017). Эти результаты соответствуют ранее полученным данным о позитивном влиянии SIRT1 на интеллект (Corpas [et al.], 2016).

Естественно, нас интересует возможность активации SIRT1 путем применения ресвератрола для оздоровления и продления жизни людей. Много позитивных результатов получено на культурах клеток, происходящих из разных органов человека (Chen [et al.], 2017). За этими успешными доклиническими испытаниями следовало ожидать клинических испытаний (на людях), которые подтвердили бы полезность ресвератрола для человека, и, главное, показали бы возможность продлить с его помощью человеческую жизнь. Однако до недавнего времени такие испытания не проводились. Основная причина этой заминки состоит в том, что ресвератрол отличается низкой биодоступностью: при оральном приеме он, по большей части, разрушается в пищеварительном тракте. Поэтому его расчетная доза для человека (по данным, полученным на мышах и крысах) составляет около 1 грамма в сутки.

Дневная доза ресверастрола содержится в 600 литрах красного вина, 800 килограммов красного винограда, почти в трех тоннах шоколада (Weiskirchen and Weiskirchen, 2016). А эти продукты наиболее богаты ресвератролом! Выход — в синтезе доступных по цене активаторов сиртуинов. Такие активаторы, среди которых есть существенно превосходящие ресвератрол по эффективности, уже синтезированы и испытываются (Howells [et al.], 2011; Villalba and Alcain, 2012; Sangeetha [et al.], 2013; Mellini [et al.], 2015). Сообщено об успешном лечении возрастной дистрофии сетчатки глаза у нескольких пациентов, принимавших пищевую добавку Longevinex, в составе которой присутствует модифицированный аналог ресвератрола, отличающийся большей биодоступностью (Richer [et al.], 2013,2014; Mitchell [et al.], 2014).

Проведены также эксперименты с самим ресвератролом. Хотя дневные дозы (1 грамм) были выдержаны, эксперименты длились не долго (несколько недель), что могло стать причиной противоречивых результатов в однотипных экспериментах с больными диабетом 2‑го типа (Movahed A. [et al.], 2013; Thazhath [et al.], 2016). Ведутся также эксперименты по снижению вероятности онкологических и нейродегенеративных заболеваний благодаря приему ресвератрола с обнадеживающими промежуточными результатами.

Однако остается открытым вопрос, позволит ли систематический прием ресвератрола или его аналогов продлить жизнь человека, как это показано в опытах с мышами, где ресвератрол фактически заменяет низкокалорийную диету, при которой также активируется SIRT1. Однако очевидно, что, если на мышах эти опыты длятся месяцы, то на людях они займут годы и даже десятилетия. Стоимость их, по крайней мере в настоящее время, очень высока. Следует также иметь в виду, что по современным данным ресвератрол активирует только SIRT1. Вместе с тем, и другие сиртуины участвуют в поддержании жизнедеятельности организма и также являются мишенями для терапевтического воздействия. Их причастность к процессам, связанным с долголетием людей, подтверждается генетическими исследованиями. У долгожителей обнаруживается, как правило, определенная аллель гена SIRT6 (Hirvonen [et al.], 2017). Очевидно, кодируемый этой аллелью продукт лучше обеспечивает нормальную структуру концевых (теломерных) областей хромосом. Показано, что активность SIRT6 как деацетилазы снижается с возрастом. Это делает еще более актуальной проблему поиска агента, способного активировать SIRT6. Таким активатором может стать определенная модификация ресверастрола, т. к. SIRT1, для которого ресвератрол является признанным активатором, и SIRT6 являются близкими по структуре изомерами.

Нарастающий поток публикаций свидетельствует об интересе исследователей к комплексному изучению сиртуинов и, что важно, к созданию терапевтических средств, направленных на усиление позитивных воздействий сиртуинов на жизнедеятельность, в том числе, на долголетие людей.

В определенных случаях могут оказаться полезными не активаторы, а ингибиторы сиртуинов. Такие случаи наступают, когда снижена активность ацетилтрансферазы, осуществляющей ацетилирование гистонов или иных белков, и необходимо восстановить указанный выше баланс, или, когда этот баланс следует нарушить с целью открытия дополнительных генов, продукты которых способны остановить злокачественный рост (Villalba and Alcain, 2012; Botta [et al.], 2015; Mellini [et al.], 2015).

Возвращаясь к волнительной проблеме полезности красного вина, необходимо уточнить, что присутствие в красном вине лишь гомеопатических доз ресвератрола не отменяет устоявшеся мнение о полезности систематического приема красного вина в умеренных дозах, снижающего вероятность онкологических и нейродегенеративных заболеваний. Никто не отменял и «французский синдром», состоящий в том, что французы, почти поголовно потребляющие красное вино, относительно редко страдают сердечно–сосудистыми заболеваниями. Клинически подтверждено, что ежедневный прием даже малого количества (one–two drinks) красного вина очищает стенки сосудов от холестерола, улучшает липидную формулу, понижает вязкость крови (Lippi [et al.], 2010). Здесь необходимо учесть, что в красном вине помимо ресвератрола присутствуют другие полезные вещества, в том числе ряд полифенолов (Brouillard [et al.], 1997; Ragusa [et al.], 2017), и можно предполагать взаимное усиление их эффективности (синергизм) (Guerrero [et al.], 2009).

Необходимо также учитывать, что ресвератрол выступает не только как активатор SIRT1, но и как мощный антиоксидант (Kakoti [et al.], 2015). В этой роли его эффекетивная доза может быть не столь высока.

Судя по нарастающему потоку литературы, посвященной сиртуинам, интерес к ним не ослабевает, а наоборот, усиливается и приводит к новым важным для науки и медицины результатам. В подтверждение сошлемся на исследования локализованного в митохондриях SIRT3. Выше ресвератрол фигурировал как активатор SIRT1. Однако оказалось, что ресвератрол активирует также SIRT3, и это может предотвратить ряд сердечных заболеваний (Chen [et al.], 2015; Hu [et al.], 2016). Активатором SIRT3 является также препарат лозартан, близкий по структуре природным полифенолам (Klishadi [et al.], 2015).

При этом некоторые сиртуины (SIRT4, SIRT5) остаются слабо изученными. Будущие исследования более полно определят место сиртуинов в походе за здоровое долголетие человека.

11.2.9 Болезнь Альцгеймера; перспективы профилактики и лечения

Особо следует обсудить возможность скорого создания «пилюль» от связанных со старением нейродегенеративных заболеваний, в первую очередь, от болезни Альцгеймера.

Главной причиной развития в преклонном возрасте болезни Альцгеймера, лишающей человека разума, считают накапливаемые во внеклеточной среде мозга пептиды, именуемые бета–амилоидами (АР) (Abbott and Dolgin, 2016; Selkoe and Hardy, 2016). Эти пептиды вырезаются из фиксированного в клеточной мембране участка трансмембранного белка–предшественника двумя ферментами: у-секретазой, действующей в глубине мембраны (со стороны С-конца белка–предшественника), и |3-секретазой, действующей у самой поверхности клетки (нейрона). p-Секретаза осуществляет, как правило, разрыв определенной связи в белке–предшественнике, а у-секретаза — на расстоянии 40 или 42 аминокислотных остатков от точки приложения р-секретазы. Образовавшиеся фрагменты АР(1–40) и АР(1–42) переходят во внеклеточную среду.

Фактически, процесс формирования пептидов Ар значительно сложнее. Первоначально у-секретаза производит фрагмент, длина которого 49 или 48 аминокислотных остатков. Затем та же у-секретаза, действует как карбоксипептидаза, откусывая с С-конца пептида «порции» по три звена, сокращая пептид до (преимущественно) 40 или 42 аминокислотных остатков (Takami [et al.], 2009; Fernandez [et al.], 2014).

Все эти этапы происходят в клетке и генетически обусловлены. Стимулирующие болезнь мутации выявлены у людей, страдающих наследственной (семейной) формой болезни Альцгеймера. Такие мутации обнаружены в генах пресенилинов 1 и 2, образующих каталитическую область комплексной у-секретазы. Они есть также в гене белка–предшественника (Hou [et al.], 2017), где локализованы в области, которая кодирует состав пептидов Ар. Обусловленные ими замены существенно повышают склонность пептидов Ар к агрегации (Hatami [et al.], 2017). Заметим, что в этом же гене обнаружена точечная мутация АРР-А673Т (замена аланина на треонин в позиции 673), оказывающая противоположный эффект. Благодаря этой мутации белок- предшественник амилоидов оказывается неудобным субстратом для Р-секретазы (Maloney [et al.], 2014). У носителей этой мутации (аллели) наблюдается пониженное содержание пептидов Ар, которые, к тому же, менее склонны к агрегации, т. к. указанная замена также находится в самом пептиде Ар (вторая позиция). Следует полагать, что наступит время, когда эта мутация будет вноситься на стадии раннего эмбриона в геном людей, наследующих склонность к болезни Альцгеймера (см. пп. 10.4.2).

Во внеклеточной среде мозга пептиды АР(1–40) и АР(1–42) образуют фибриллы, которые по определенным структурным параметрам («p-слои») и некоторым другим свойствам соответствуют понятию «амилоиды».

Из фибрилл, образованных пептидами Ар, формируются крупные агрегаты «амилоидные бляшки». Эти отложения характерны для мозга людей, страдающих болезнью Альцгеймера, и считались главной ее причиной. Конечно, амилоидные бляшки в мозге — не подарок, но основная причина этой болезни другая. Оказалось, что главным токсином является промежуточная форма растворимых олигомеров, образованных пептидами Ар. Установлено, что олигомеры Ар способны формировать в плазматической мембране нервных клеток поры, функционирующие как внеплановые ионные каналы, через которые в клетку проникает, главным образом, кальций (Demuro [et al.], 2005; Serra–Batiste [et al.], 2016). Избыточный кальций нарушает клеточный метаболизм и вызывает гибель клетки.

Одно время считалось, что к образованию олигомеров особенно склонен пептид А|3(1–42), а пептид А|3(1–40) не рассматривался как участник нейродегенеративного процесса. Однако в модельных экспериментах, где клетки (в культуре нейронов) взаимодействовали со структурами, образованными пептидами Ар(1–40) и АР(1–42) при разных их соотношениях, было показано, что наибольшей токсичностью обладали структуры (олигомеры), формировавшиеся из смеси пептидов АР(1–40) и АР(1–42) в соотношении 1:1 (Chang and Chen, 2014; Qiu [et al.], 2015; Iljina [et al.], 2016). Показано также, что в клетки проникало больше внепланового кальция, когда токсичные структуры формировались с участием пептида АР(1–40) (Chang [et al.], 2013).

Наряду с образованием в плазматической мембране пор–каналов имеют место и другие проявления токсичности олигомеров Ар. К таким проявлениям относятся нарушения нормальной работы клеточных рецепторов, передающих поступающие на них сигналы внутрь клетки. Так, инсулиновые рецепторы, контролирующие приток в клетку глюкозы, снижают в присутствии олигомеров Ар чувствительность к воздействующему на них извне инсулину. Это означает повышенную резистентность к инсулину и необходимость увеличения его секреции, а следовательно, ускоренное старение организма (см. пп. 11.2.3).

Особенно критическим является вмешательство олиомеров Ар в функционирование межнейронных контактов (синапсов). Участвующие в синапсе со стороны постсинаптической клетки NMDA (М–метил–П-аспартат) рецепторы, которые активируются при взаимодействии с аминокислотным нейромедиатором глутаматом, секретируемым аксонным окончанием пресинаптической клетки. Активированные NMDA-рецепторы открывают доступ в постсинаптическую клетку порции кальция, запускающего в ней каскады реакций, которые обеспечивают дальнейшее прохождение сигнала. Вмешательство олигомеров Ар существенно увеличивает нерегулируемый приток кальция в постсинаптическую клетку, изменяя баланс происходящих в ней процессов. В результате, сигнал искажается и его дальнейшее прохождение нарушается (Tu [et al.], 2014; Popugaeva [et al.], 2016; Sinnen [et al.], 2016). Столь же пагубно вмешательство олигомеров Ар сказывается на синаптических контактах боковых участков аксонов с разнообразными по форме (в том числе, «грибовидными») мембранными выростами, именуемыми шипиками (spines), во множестве возникающими на дендритах (коротких отростках нейронов). Этим структурам приписывают важнейшую роль в формировании и сохранении памяти о событиях (Ostroff [et al.], 2017). Поэтому освобождение синапсов всех мастей от олигомеров Ар является важным направлением в лечении от болезни Альцгеймера (Zhang [et al.], 2016).

Наряду с описанными выше «главными фигурантами» пептидами Ар необходимо учитывать присутствие амилоидного пептида, секретируемого наряду с инсулином клетками поджелудочной железы (островковый амилоидный пептид, амилин). Его размер 37 аминокислотных остатков, и вырезается он из белка–предшественника. У больных диабетом 2‑го типа амилин обнаруживается в мозге. Он образует агрегаты и вызывает гибель клеток (Caillon [et al.], 2016; Zhang and Song, 2017). Именно с амилином связывают частое проявление болезни Альцгеймера у больных диабетом 2‑го типа. Вопрос о противодействии амилину можно будет решать после получения более детальной информации об его образовании и функционировании.

В недавних исследованиях показано, что предтечей болезни Альцгеймера могут явиться нарушения в процедуре утилизации вышедших из строя митохондрий (митофагии). Накопление в нейронах аномально функционирующих митохондрий нарушает клеточный метаболизм, а также структуру синапсов. С этими дегенеративными эффектами связаны также аномальные модификации белка тау и патологический процессинг белка предшественника амилоидов (Salminen [et al.] ,2013; Kerr [et al.], 2017).

Прежде, чем говорить о лечении болезни Альцгеймера, необходимо заметить, что сам организм выстроил даже несколько линий защиты от пептидов Ар и образуемых ими структур. Первая линия имеет целью не допустить образование самих пептидов Ар. Такую функцию выполняет а-секретаза, разрезающая белок–предшественник со стороны p-секретазы, но ближе к зоне приложения у-секретазы. Продукты, образованные дроблением белка–предшественника а- и у-секретазами, не токсичны.

Следующий круг обороны — уничтожение вновь образованных пептидов Ар. Эту роль могут выполнять металлопептидазы, оперирующие во внеклеточной среде мозга (для обзора см. Nalivaeva and Turner, 2017).

Далее — воспрепятствование олигомеризации пептидов Ар. Показано, что эту функцию может выполнять белок теплового шока HSP20 (Wilhelmus [et al.], 2006). Этот белок является шапероном, в функции которого входит поддержание белков в нативном состоянии и препятствие их агрегации. Дальнейшие исследования показали, что эффективно препятствует олигомеризации пептидов Ар гиперфосфорилированная форма белка HSP20. Поэтому применение веществ, препятствующих действию ферментов, осуществляющих его дефосфорилирование, может стать одним из подходов к предотвращению и лечению болезни Альцгеймера (Cameron [et al.], 2016).

В межклеточной среде мозга олигомеры пептидов Ар уничтожаются клетками микроглии, обладающими фагоцитарной активностью (Ries and Sastre, 2016). Наконец, формой самозащиты организма от вредоносных олигомеров Ар можно считать дальнейшее их укрупнение и превращение в нерастворимые агрегаты (амилоидные бляшки), которые значительно менее токсичны.

Однако в стареющем организме собственные системы защиты могут оказаться недостаточными. Здесь имеют значение и генетические факторы, например, природная высокая резистентность к инсулину (см. пп. 11.2.3) или присутствие аллели е4 гена АРОЕ.

Эффективное лекарство против болезни Альцгеймера, не щадящей и высокоинтеллектуальных людей, до настоящего времени отсутствовало главным образом потому, что неясны были непосредственные причины заболевания, хотя, следует подчеркнуть еще раз, ее основным «возбудителем» большинством исследователей уже 25 лет признаются пептиды Ар (Abbott and Dolgin, 2016; Selkoe and Hardy, 2016).

Сейчас по крайней мере некоторые из этих причин установлены, и сразу последовали весьма перспективные разработки.

Очевидно, что кардинальным решением проблем, обусловленных присутствием пептидов Ар, было бы пресечение самого их образования. Практически это означало бы подавление активности р-секретазы и/или у-секретазы, направленное на выщепление из белка–предшественника амилоидов пептидов Ар.

Это подавление должно быть специфичным, т. е. не затрагивать позитивные функции этих ферментов в отношении других субстратов.

Эксперименты показывают, что селективные ингибиторы р- и у-секретаз, снижающие производство пептидов Ар, действительно могут быть созданы (Bateman [et al.], 2009; Не [et al.], 2010; May [et al.], 2015; Kuruva and Reddy, 2017; Yan, 2017).

В США фармацевтические фирмы приступают к выпуску пилюль, содержащих препарат AZD3293 (lanabecestat), отличающийся высокой биодоступностью и способный преодолевать гематоэнцефалический барьер (Eketjall [et al.], 2016). Этот препарат является эффективным ингибитором p-секретазы. Его прием приводит к снижению содержания пептидов Ар в головном мозге и спинномозговой жидкости. Его клинические испытания намечено завершить к 2019 году (Jeppsson, 2012; Eketjall [et al.], 2016; Yan, 2016).

Аналогичный эффект оказываети препарат verubecestat (МК‑8931), также проходящий клинические испытания (Kennedy [et al.], 2016; Scott [et al.], 2016; Thaisrivongs [et al.], 2016).

Проходит клинические испытания и ряд других препаратов, направленных на снижение или полное прекращение формирования пептидов Ар (Eketjall [et al.] 2013; Evin, 2016; Panza [et al.], 2016; Yan, 2016; Cebers [et al.], 2017; Li [et al.], 2017).

Оказалось также, что противораковый препарат иматиниб (гливек) подавляет активность обеих у- и p-секретаз по отношению к белку–предшественнику амилоидов, не затрагивая другие функции этих ферментов (Netzer [et al.], 2017). Уже отработан способ введения этого препарата в нос, откуда он попадает непосредственно в мозг (Hada [et al.], 2017).

Все эти ингибиторы секретаз являются полициклическими молекулами. Механизм их действия еще предстоит выяснить, что не помешает их практическому использовании, если не обнаружатся нежелательные побочные эффекты. Дело в том, что ингибиторы, подавляющие выкраивание пептидов Ар из срединной части белка–предшественника, неизбежно подавляют и образование фланговых фрагментов. Один из них (фрагмент sР, производимый p-секретазой) секретируется в межклеточную среду мозга и, возможно, участвует в физиологически значимых процессах. Поэтому результат применения указанных ингибиторов может оказаться неоднозначным.

Очевидно, что необходимы также лекарства, действующие на более поздних стадиях болезни Альцгеймера.

Первой из этих поздних стадий является олигомеризация пептидов Ар. Предотвратив образование токсичных олигомеров Ар, можно пресечь развитие болезни. По данным ряда авторов, эту функцию могут выполнять полифенолы, присутствующие в красном вине (Wang, 2008; Но, 2009; Pasinetti, 2013; Caruana [et al.], 2016; Omar, 2017). Однако информация об успешных клинических испытаниях по применению полифенолов для лечения болезни Альцгеймера пока не поступала.

Мы упоминали выше о вредоносных ионных каналах, формируемых олигомерами Ар. Обнаружено низкомолекулярное вещество, именуемое NPT‑440–1, молекулы которого взаимодействуют с олигомерами АР(1–42), нарушая их конформацию и лишая их возможности сформировать ионные каналы. Это вещество уже рассматривается как потенциальное терапевтическое средство в борьбе с болезнью Альцгеймера (Gillman [et al.], 2016).

Одним из способов поддержания эффективности инсулиновых рецепторов, блокированных олигомерами Ар, является повышение секреции инсулина. Из проведенного выше обсуждения следовало, что повышенное содержание инсулина в крови вредно, но из двух зол приходится выбирать меньшее.

Эндогенным (производимым самим организмом) фактором, стимулирующим повышение секреции инсулина, является вырабатываемый в кишечнике в ответ на прием пищи пептидный глукагон–подобный гормон‑1, ГПГ‑1 (Glucagon–Like Peptide‑1, GLP‑1). Однако в организме этот пептидный гормон быстро разрушается. Поэтому предложена целая группа его аналогов, являющихся агонистами (активаторами) тех же клеточных рецепторов, ответственных за секрецию инсулина, на которые воздействует ГПГ‑1. Эти активаторы благодаря внесенным в их состав изменениям сохраняются в организме значительно дольше.

Нехватка инсулина имеет место при диабете 2‑го типа, и первоначально устойчивые аналоги ГПГ‑1 создавались как препараты, повышающие секрецию инсулина при этой болезни. Опробование их на мышах, склонных к болезни Альцгеймера, позволило не только замедлить нарастание симптомов, но и существенно их ослабить: снижается количество амилоидных бляшек, повышается обучаемость, улучшается память, снижается вероятность образования пептидов Ар.

В настоящее время на эффективность при лечении болезни Альцгеймера испытывается ряд модифицированных аналогов ГПГ‑1. Это Лираглутид (Liraglutide) (McClean and Holscher, 2014; Hansen [et al.], 2016), Ликсисенатид (Lixisenatide) (McClean and Holscher, 2014), Эксендин‑4 (Exendin‑4) (Qiu [et al.], 2016).

Эти и другие подобные им пептидные препараты не могут применяться в форме пилюль, т. к. в пищеварительном тракте они, как и другие белки, подверглись бы разрушению до отдельных аминокислот. Поэтому при диабете их вводят путем внутримышечных инъекций. При болезни Альцгеймера в притоке инсулина нуждается, в первую очередь, мозг. Отсюда и предложение — вносить инсулин непосредственно в мозг носовыми каплями. Эти исследования уже перешли в стадию клинических испытаний на пациентах, страдающих как болезнью Альцгеймера, так и болезнью Паркинсона, при которой также необходимо увеличивать содержание инсулина в мозге для поддержания нормального метаболизма глюкозы (Holscher, 2014).

Совсем недавно была выяснена роль изоформ аполипопротеина Е в склонности или, наоборот, устойчивости организма к болезни Альцгеймера. Носители аллели е4 гена АРОЕ, отличающиеся склонностью к этому заболеванию, становятся значительно более устойчивыми к нему, если принимают докозагексаеновую кислоту (ДГК) (Yassine [et al.] ,2017; Zhang [et al.], 2017). Эта полиненасыщенная жирная кислота (класса омега‑3) входит в состав клеточных мембран, в том числе, в области межнейронных контактов (синапсов) и является незаменимой.

Людям, носителям аллели е4, для предотвращения или отдаления болезни Альцгеймера необходимо профилактически принимать ДГК (омега 3). Именно профилактически, т. к. когда болезнь вступит в свои права, будет поздно: у заболевших активируются фосфолипазы, разрушающие жирные кислоты, поступающие в организм (Yassine [et al.], 2017).

Существуют и иные подходы к раскрытию роли изоформ АРОЕ в болезни Альцгеймера. Так, отмечалось, что пептид А|3(1–42) образуется в наибольшем количестве у носителей аллели е4 и в наименьшем — у носителей аллели е2 (Huang [et al.], 2017). Здесь следует вспомнить, что секретазы, осуществляющие процессинг белка–предшественника амилоидов, локализованы в клеточной (плазматической) мембране, и относительная эффективность а- и p-секретаз в его процессинге может зависеть от структуры, а следовательно, и от состава клеточной мембраны, в частности, от содержания в ней ДГК.

Перспективным направлением компенсации генетических дефектов, которые ведут к нейродегенеративным болезням, является применение синтетических лекарственных пептидов. Выше отмечался повышенный риск болезни Альцгеймера у носителей аллели е4 гена АРОЕ. В опытах на дрозофилах показано, что синтетический пептид, представляющий собой определенный фрагмент липопротеина Е, способен подобно полному эффективному белку предотвратить нейроде- генеративную болезнь и восстановить память (Sarantseva [et al.], 2009). До клинических испытаний доведен пептид, названный FGL, который противодействует болезни Альцгеймера (Klementiev [et al.], 2007; Corbett [et al.], 2013). Практическому использованию многих лекарственных пептидов мешает их быстрое разрушение под действием внеклеточных ферментов (пептидаз).

Эффективным способом защиты от экзопептидаз, разрушающих пептид путем отщепления аминокислот с его концов, оказалось размещение на концах пептида «необычной» аминокислоты бета–алани- на, которую большинство экзопептидаз отщепить не могут (Lenney [et al.], 1985; Galati [et al.], 2003; Kropotova and Mosevitsky, 2016). Применение этого способа защиты к лекарственным пептидам значительно продлит их существование после введения в организм, что повысит их терапевтическую эффективность.

Накапливание во внеклеточной среде мозга пептидов А[> и их олигомеризация — основная причина болезни Альцгеймера, но протекает эта болезнь как многофакторный процесс. У страдающих ею отмечено нарушение не менее десяти параметров (Decker and Munoz–Torrero, 2016). В их числе понижение содержания участвующего в процессах поддержания памяти нейромедиатора ацетилхолина, гиперфосфорилирование тау–белка с образованием им внутриклеточных фибрилл, нарушение нормального метаболизма в митохондриях, ведущее к накапливанию продуктов, вызывающих окислительный стресс, воспалительные процессы в мозге и др. Для восстановления нормальной жизнедеятельности мозга необходимо выправлять или как–то компенсировать вызванные болезнью нарушения метаболизма. Так, для повышения содержания ацетилхолина подавляют активность разрушающей его ацетилхолинэстеразы, применяя как лекарство ингибитор этого фермента.

При создании лекарств исследователи стремятся следовать принципу «одна молекула — много целей». В настоящее время проходят испытания несколько «многоцелевых» препаратов, обещающих быть эффективными при болезни Альцгеймера. Вот некоторые из них.

Дегидроэводиамин (Dehydroevodiamine), гетероциклический алкалоид растительного происхождения, был известен как эффективный ингибитор ацетилхолинэстеразы (Park [et al.], 1996, 2000). Впоследствии было установлено, что это вещество противодействует образованию олигомеров Ар и формированию ими кальциевых каналов (Shin Lee [et al.], 2017) В «составных» молекулах ASS234 объединены гетероциклические соединения донепрезил (ингибитор ацетилхолинэстеразы) и PF9601N (ингибитор моноаминоксидазы В). Помимо указанных функций ASS234 препятствует агрегации пептидов Ар (Bolea [et al.], 2013; Marco–Contelles [et al.], 2016; Serrano [et al.], 2016; Unzeta [et al.], 2016; Esteban [et al.], 2017).

Предложены и испытываются также другие составы многоцелевых молекул, действие которых направлено на поддержание нормальных концентраций метаболитов в мозге, а также на предотвращение накапливания пептидов Ар и/или на воспрепятствование их агрегации (Zheng [et al.], 2012; Kumar [et al.], 2016; Mendiola–Precoma [et al.], 2016; Nikolic [et al.], 2016; Ramsay [et al.], 2016).

Рассматриваются как весьма перспективные иммунологические подходы к профилактике и лечению болезни Альцгеймера (Fu [et al.], 2017). Уже предприняты несколько попыток создания вакцины против агрегированных пептидов Ар.

Около двадцати лет проводятся испытания, в том числе клинические, вакцины AN1792, представляющей собой синтетический пептид АР(1–42), который вводили пациентам путем инъекций. Однако через некоторое время испытания вакцины пришлось прервать, т. к. у части вакцинированных пациентов случались воспалительные процессы в мозгу. Вместе с тем, наблюдение продолжилось, и оказалось, что у вакцинированных пациентов признаки болезни проявлялись в меньшей степени, чем у тех, кто принимал плацебо. Это стимулировало новые исследования AN1792 с измененными режимами введения указанного пептида (Vellas [et al.], 2009).

Испытываются также модифицированные вакцины, в которых применен неполный пептид АР(1–42), а его N-концевой участок из 6–7 звеньев. Сами по себе столь короткие пептиды не способны индуцировать производство антител. Поэтому их закрепляют на вирусной «платформе». Важным достоинством этих вакцин нового поколения, уже проходящих клинические испытания, является низкая токсичность: они не вызывают воспалительных процессов в мозге (Wiessner [et al.], 2011; Fu [et al.], 2017).

Изучается и иной подход: инъекции уже готовых (экзогенных) антител, направленных против растворимых агрегатов (олигомеров) пептидов Ар, как наиболее токсичных. Такие антитела могут узнавать определенные участки (эпитопы) в пептидах Ар либо реагируют на конформацию, характерную для олигомеров (Goure [et al.], 2014; Sengupta [et al.], 2016). В этой серии экзогенных антител наиболее перспективным является моноклональное антитело aducanumab, способное преодолевать гемато–энцефалический барьер (Sevigny [et al.], 2016; Murray [et al.], 2017). В частности, показано, что систематический прием этого антитела приводит к нормализации кальциевого баланса, восстановлению нейронных сетей и, соответственно, улучшению памяти (Kastanenka [et al.], 2016).

Следует упомянуть также обнадеживающие результаты по лечению нейродегенеративных заболеваний литием, который уже используется в психиатрии при депрессиях (LiCl и другие соли лития) (Dell’Osso [et al.], 2016; Hajek and Weiner, 2016; Habib [et al.], 2017). Однако здесь еще рано делать окончательные выводы, и исследования следует продолжить (Cheng [et al.], 2016). То же можно сказать о перспективах лечения болезни Альцгеймера селеном (Aaseth [et al.], 2016). Зато рекомендацию употреблять шпинат огородный можно принять хоть сейчас. Согласно недавним исследованиям, это растение, содержащее уникальный набор витаминов и микроэлементов (Jaime [et al.], 2015; Roberts and Moreau, 2016), способно оказать лечебный эффект при болезни Альцгеймера (Jiraungkoorskul, 2016).

В самые последние годы в связи с процессами старения и нейро- дегенеративными заболеваниями внимание исследователей привлекли функционирующие в мозге регуляторные микроРНК (miRNA) (Zhang [et al.], 2014; Reddy [et al.], 2017). Ими регулируется синтез ферментов, причем функции многих конкретных miRNA известны. Это относится и к miRNA, контролирующим в нейронах фрагментацию белка предшественника амилоидов. Воздействие на экспрессию соответствующих генов позволит сместить соотношение активностей Р- и а-секретаз в пользу последней. Благодаря этому доля токсичных пептидов Ар станет низкой.

Описанные выше усилия так или иначе направлены против присутствия или проявлений пептида Ар. Однако одним из главных проявлений, а возможно, и причин болезни Альцгеймера являются воспалительные процессы в мозге. Для борьбы с болезнью Апьцгеймера с этой стороны создаются противовоспалительные препараты. К ним относится флавоноид растительного происхождения лютеолин (Luteolin) (Shadfar [et al.], 2015; Kwon, 2017).

Мы видим, что на выходе целый арсенал препаратов, каждый из которых может стать панацеей, от этой пока неизлечимой болезни, но такой препарат еще не назван (O’Brien [et al.], 2017).

Описанные выше усилия по лечению болезни Альцгеймера, так или иначе, направлены против самого присутствия пептида А[> или против его вмешательства в нормальный метаболизм мозга. Возможно, что этот приоритет пептид А|3 сохранит, однако у него обнаружены возможные «подельники».

До недавнего времени внеклеточная область белка предшественника амилоидов, отделяемая от клетки при действии а- или |3-секретазы, не привлекала внимания исследователей, хотя составляет около 80% молекулы. Исследования последних лет показали, что в этой области имеются несколько потенциальных точек разрыва, где действуют разные ферменты (Zhang [et al.], 2016; Norstrom, 2017; Ward [et al.], 2017). В каждом конкретном случае определенный фермент может сработать или пропустить. Таким образом, внеклеточная область белка предшественника амилоидов поставляет во внеклеточную среду более десяти разных фрагментов. У некоторых из них уже выявлена токсичность (Willem [et al.], 2015). Роль этих фрагментов в болезни Альцгеймера и в других нейродегенеративных расстройствах изучается (Zhang [et al.], 2016).

Параллельно с методами лечения болезни Альцгеймера разрабатываются методы ее ранней диагностики. Перспективной представляется диагностика по изменениям в сетчатке глаза — единственном непосредственно наблюдаемом участке нейронной сети головного мозга (Hart [et al.], 2016).

Из приведенных данных следует, что уже скоро могут появиться препараты, которые позволят эффективно бороться с разными проявлениями этой болезни или, что еще лучше, не допустят ее начало.

Пока же придется довольствоваться хорошо известными веществами, полезность которых для профилактики болезней, связанных со старением, подтверждена недавними исследованиями. Это фолиевая кислота (Ma [et al.], 2016; Tian [et al.], 2016), витамин C (Covarrubias–Pinto [et al.], 2015), витамин E (Ambrogini [et al.], 2016) и другие антиоксиданты (Darvesh [et al.], 2014; Скулачев и Скулачев, 2014; Isaev [et al.], 2016), омега‑3 (Yassine [et al.], 2017; Zhang [et al.], 2017), молодой шпинат (Jaime [et al.], 2015; Jiraungkoorskul, 2016; Roberts and Moreau, 2016), цитрусы (Mandalari [et al.], 2017) и другие витаминные добавки (Lim [et al.], 2016; Abate [et al.], 2017); также не следует увлекаться жареным (Abate [et al.], 2017) и, вообще, не надо переедать, чтобы не повышать секрецию инсулина.

Все это позволит сохранить ментальное здоровье до момента, когда станут доступны многоцелевые «пилюли» от старости и сопутствующих болезней, возможные компоненты которых описаны выше. Исследования последних лет обратили внимание на полифенолы, присутствующие во многих растениях, и особенно в большом количестве — в некоторых разновидностях чая. Полифенолам и их потреблению посвящен последний подпараграф этой книги.

11.2.10 Природные полифенолы и их синтетические аналоги — перспективные средства продления здоровой жизни людей

Выше (пп. 11.2.8) была отмечена способность природного полифенола ресвератрола активировать сиртуины. Однако этим полезные функции ресвератрола не ограничиваются. На самом деле, он полифункционален. Установлено, что ресвератрол способствует поддержанию нормальной концентрации кальция в клетке, что существенно при ряде заболеваний, для которых характерен усиленный отток кальция из клеток (Peterson [et al.], 2016). Ресвератрол является также антиоксидантом и обладает противовоспалительными свойствами. Ресвератрол может выступать в роли кофактора, контролируя активность ферментов и транскрипционных факторов, т. е. воздействовать на активность генов (Kilic Eren [et al.], 2015; Matos [et al.], 2017).

Все сказанное относится и к другим полифенолам растительного происхождения (Kim [et al.], 2014). Особый интерес исследователей вызвал полифенол эпигаллокатехин‑3-галлат (epigallocatechin‑3-gallate, EGCG) благодаря его высокому содержанию в некоторых разновидностях чая. Так, в некоторых сортах китайского зеленого чая содержится около 160 миллиграмм EGCG на один грамм сухого чая (16%). Поэтому для получения указанной в предыдущем подпараграфе дневной дозы природного полифенола (около одного грамма) нет необходимости выпить 600 литров красного вина или съесть тонны шоколада, а можно ограничиться четырьмя–шестью чашками зеленого чая.

Однако необходимо иметь в виду, что содержание полифенолов (катехинов), среди которых преобладает EGCG, в чае может отличаться в десятки раз. Оно зависит не только от его разновидности, но и от климата, местности произрастания, времени сбора, объектов сбора (листья, почки). На упаковках зеленого чая может быть упоминание о присутствии в нем катехинов, но не об их количественном содержании. Это необходимо учитывать при анализе данных многочисленных опросов потребителей зеленого чая.

В опытах in vitro (на культурах клеток) и в доклинических исследованиях на экспериментальных животных применялись 20–50 мг EGCG в день на 1 кг массы тела животного. Были получены доказательства уменьшения содержания липопротеинов низкой плотности, снижения вероятности нейродегенеративных и онкологических заболеваний (Landis–Piwowar [et al.], 2007; Lecumberri [et al.], 2013; Chakrawarti [et al.], 2016; Ajarem [et al.], 2017; Cascella [et al.], 2017; Granja [et al.], 2017). Наблюдалось также замедление старения организма и продление срока жизни (Ng [et al.], 2008; Suzuki [et al.], 2009).

Найдено объяснение снижению под действием полифенолов вероятности приобрести болезнь Альцгеймера (Lee [et al.], 2009). В этом случае полифенол (EGCG) действует как кофактор, влияющий на активность ферментов, осуществляющих процессинг амилоидного белка–предшественника так, что повышалась вероятность участия «нормальной» а-секретазы и исключалась из этого процесса |3-секретаза, производящая токсичные фрагменты Ар.

В практическом плане главный интерес представляет действие полифенолов, в частности EGCG, на человека. В странах Востока существует давняя традиция заваривать и пить зеленый чай. Опросами и обследованиями были охвачены группы, в которые включались десятки тысяч людей. В Китае потребители зеленого чая, выпивавшие не менее двух чашек этого напитка в день, демонстрировали меньшую подверженность нейродегенеративным заболеваниям и, вообще, лучшее здоровье, снижение смертности и долголетие (Zhao [et al.], 2017). Аналогичные результаты были получены в Японии (Kuriyama [et al.], 2006 a, b; Ide [et al.], 2014; Saito [et al.], 2015).

Очевидно, что эти опыты не могут рассматриваться как количественные: их участники потребляли разные сорта чая, некоторые из которых могли содержать совсем мало EGCG, пили разное количество условных чашек чая и в течение разного времени.

В уже проводящихся клинических исследованиях участвуют небольшие группы пациентов, получающих 150–300 мг EGCG в день при расчетной дозе 1,0–1,5 г (20–30 мг на 1 кг массы тела). Длительность клинических испытаний не превышает 12 недель. Такая «скромность» объясняется, очевидно, ограниченностью средств. Тем не менее, полученные результаты указывают на непосредственную связь между употреблением богатого полифенолом чая (или порций концентрата, а также выделенного полифенола) и снижением числа нейродегенеративных расстройств, а также улучшением состояния здоровья уже заболевших людей (Ide [et al.], 2014). Как и у животных (мышей) (Ajarem [et al.], 2017), у людей употребление зеленого чая или прием концентратов полифенола (EGCG) снижает содержание липопротеинов низкой плотности и холестерина (Momose [et al.], 2016). За этим фактом стоят очевидные следствия: снижение вероятности инфаркта и инсульта, других опасных для жизни ситуаций, вызванных закупоркой сосудов. Снижение риска сердечно–сосудистых заболеваний благодаря употреблению зеленого чая подтверждено массовыми обследованиями в Китае (Tian [et al.], 2016).

Роль полифенолов в отдалении и ослаблении процессов старения клеток и всего организма в значительной степени определяется их антиоксидантными свойствами, которые, в первую очередь, полезны испытывающим окислительный стресс митохондриям, в которых накапливаются свободные радикалы и перекиси. (Kim [et al.], 2014).

Однако в пересчете на массу человека доза EGCG при клинических испытаниях должна составить 1–1,5 грамма в день, что в несколько раз больше количества EGCG, присутствующего в двух чашках самого богатого им зеленого чая. При этом следует помнить, повторим, что в разных сортах и даже партиях китайского зеленого чая содержание полифенолов (катехинов), среди которых доминирует EGCG, может отличаться в сотни раз.

В настоящее время запущены клинические испытания. По определению они должны быть долговременными (chronic). Даже при дозах полифенола, далеко не дотягивающих до оптимальной, обеспечивают очевидный лекарственный эффект. Наглядным представляется результат исследования воздействия разных доз полифенолов (зеленого чая) на риск проявления нейродегенеративных расстройств. Данные, полученные при трех дозах (100,300 и 500 мл зеленого чая в день) выявили линейную зависимость снижения такого риска от количества выпиваемого чая (Liu [et al.], 2017). Специально оговаривается, что черный чай такого влияния не оказывает.

Приведенные выше результаты свидетельствуют о благотворном действии полифенолов ресвератрола и EGCG. К ним следует приплюсовать аналогичные результаты, полученные для полифенола пирролохинолинхинона (Pyrroloquinoline quinone, PQQ), которым обогащены соя, петрушка, киви и др. (Sawmiller [et al.], 2017).

Обнадеживающие доклинические испытания (на животных), массовые опросы и обследования потребителей зеленого чая в Китае и Японии и результаты ограниченных клинических испытаний должны стимулировать полноценные клинические испытания с использованием более высоких доз полифенолов, в ходе которых будут уточнены оптимальные дозы и режимы их приема при профилактике и лечении нейродегенеративных, онкологических и сердечно–сосудистых заболеваний, выявлены, если имеют место, побочные эффекты и ограничения.

Такие испытания займут годы. Вместе с тем, многовековой опыт употребления зеленого чая в странах Востока не дает оснований для беспокойства. Опыты, проведенные на мышах, показали, что прием полифенолов (EGCG) в период беременности благотворно сказывается на потомстве (Ajarem [et al.], 2017).

Основательные клинические испытания должны уточнить рекомендации, уже прозвучавшие в многочисленных научных публикациях, в том числе в приведенных выше. Если эти рекомендации будут услышаны, то прием полифенолов станет массовым, если не поголовным.

Можно считать, что подготовка к лекарственному обеспечению этого «бума» уже ведется. Фармацевтические компании (увы, не наши) приступили к выпуску концентратов и очищенных препаратов (в капсулах) трех полифенолов EGCG[12], ресвератрола (resveratrol, С_14Н_12О_3) и кофермента PQQ(витамин В_14, C_14H_6N_2O_8). Весьма перспективным является использование «наноносителей», например, заключение полифенолов в липидные пузырьки липосомы. Показано, что использование наноносителей повышает стабильность полифенола, увеличивает его биодоступность (для обзора см. Granja [et al.], 2017).

Параллельно ведется работа по созданию более эффективных и биодоступных форм, например, ацетилированных по активным гидроксильным группам природных полифенолов, а также по созданию синтетических аналогов, превосходящих природные полифенолы (Landis–Piwowar [et al.], 2007; Ahmed [et al.], 2016; Xie [et al.], 2017).

Если говорить о профилактике болезней, связанных со старением, и самого старения, то встает вопрос, когда следует приступать к регулярному (хроническому, пожизненному) приему полифенолов.

Как представляется сейчас, пожизненный прием следует начинать лет в 28–30, когда рост организма закончился, и началась фаза его старения. В эти годы уже не ставят рекорды спринтеры и прыгуны. Несколько позже становятся «ветеранами» футболисты, боксеры и даже шахматисты.

Полифенолы, действуя как антиоксиданты, кофакторы ферментов, регуляторы транскрипционных факторов, препятствуют перерождению и старению клеток, а если злокачественное перерождение клеток произошло, способствуют их гибели (апоптозу) (Davenport [et al.], 2010; Chu [et al.], 2017).

Раннее (еще в молодости) начало приема полифенолов не только позволит продлить жизнь в «большом» спорте, но через 50–70 лет может изменить возрастной состав населения Земли. Значительную долю составят «столетние». Но это будут не беспомощные пенсионеры, а бодрые люди, накопившие опыт и знания и сохранившие интеллектуальный потенциал. От них, в первую очередь, будут исходить квалифицированные проекты по решению предрекаемых на то время проблем с климатом, опасностью затопления значительной части суши, постоянно нависающей астероидной опасностью и другими природными и рукотворными катаклизмами.

Перспектива оздоровления и продления жизни людей регулярным приемом полифенолов отнюдь не умаляет обсуждавшиеся выше в этой главе (см. пп. 11.2.6) генетические подходы к решению проблемы долгожительства людей.

От использования генетических методов можно ожидать кардинального наследуемого повышения (на столетия) здорового долголетия. Однако приступить к модификации с этой целью генома на уровне ранних эмбрионов можно будет не скоро. Прежде необходимо понять на молекулярно–генетическом уровне уникальное здоровое долгожительство мелких грызунов — голых землекопов, являющихся причудой природы, и высокую устойчивость к злокачественным перерождениям клеток гигантских животных (слонов, китов), без чего такие животные не просуществовали бы долго, погибая от рака, не успев достигнуть зрелости. Конкретных рекомендаций по модификации генома и социальной готовности на это вмешательство ждать еще долго, и реальной возможностью оздоровить и продлить жизнь сейчас являются лекарственные подходы, к которым относится применение полифенолов.

Суммируя сказанное в настоящей главе, отметим, что главным стимулом к ее написанию явилось эмоциональное и объективное представление о недостойно низкой предельной длительности жизни человека, не позволяющей ему реализовать свой образовательный и интеллектуальный потенциал. Это уже сейчас наносит ущерб обществу, а в будущем резко затормозит развитие цивилизации.

До недавнего времени человечество, уже сознавая свою ущербность в этом вопросе, было бессильно в его решении, хотя успехи в медицине позволили в ряде стран существенно приблизить среднюю длительность жизни к предельной, которая оставалась неизменной с момента появления Homo sapiens.

Однако сейчас наука вплотную подошла к решению задачи отодвинуть, возможно на столетия, предел существования.

Основной целью данного текста было подкрепить тезис о необходимости существенного повышения предельного срока жизни людей аргументами, утверждающими принципиальную возможность осуществления этой задачи в обозримом будущем. Однако до этого необходимо освободиться от неизлечимых в настоящее время сердечнососудистых, онкологических, нейродегенеративных и некоторых других заболеваний, которые называют сопутствующими старению, но часто настигают своих жертв значительно раньше. Только победа над ними позволит приблизить средний срок жизни человека к ее новому пределу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В название книги вынесены под знаком вопроса два тезиса, требовавших обоснования. Справедливость первого тезиса — распространенности жизни (высокой вероятности обнаружения живых существ или их следов вне Земли) — согласуется с появлением на Земле жизни практически сразу после создания совместных с нею условий среды. Напомним, что Земля тогда была стерильна, и клетки–пришельцы имели возможность беспрепятственно приспособиться к среде, если первоначально она не была для них оптимальной.

При этом, описывая поэтапно доклеточную эволюцию, мы не утверждаем, что она осуществлялась именно на Земле. Если, действительно, первая клетка (или группа клеток) прибыла на Землю из космоса, длительность доклеточной эволюции не была ограничена тем узким периодом, который был ей отпущен на Земле.

Справедливость второго тезиса — уникальности земного разума (при распространенности жизни) — мы обосновываем осуществлением на Земле большого числа маловероятных эпизодов на трех уровнях эволюционного процесса: мутаций, горизонтальных переносов и обусловленных природными катаклизмами крутых поворотов развития живого мира. Все три уровня эволюции сформированы множеством случайных актов. Именно поэтому ход эволюции в отдельных ее очагах практически уникален, и живой мир в них обладает также уникальными качествами, которые зависят от деталей именно данного процесса эволюции.

Единственные разумные существа, люди, появились на Земле через, примерно, 3,5 миллиарда лет после запуска эволюции клеточных форм жизни.

Важно отметить, что приведшее к людям ответвление (от шимпанзе) прямоходящих — уникальный эпизод в эволюции жизни на Земле: другие ветви, которые вели бы к разумным существам (в том числе, вымершим), обнаружены не были. Этим подтверждается исходное предположение исключительно малой вероятности появления мыслящих существ на планетах, где присутствует жизнь.

Таким образом, мы отвечаем утвердительно и на второй вопрос, заданный в заголовке настоящей книги (с оговорками, приведенными в первой главе).

Появление таких сложных структур, как живые клетки, многоклеточные организмы, а в каких–то случаях и создающих цивилизации разумных существ — свидетельство продолжающегося усложнения структурных элементов Вселенной, представленной в ее начале бесструктурной плазмой. Естественно задаться вопросом, какой окажется роль Земной цивилизации и, возможно, существующих где–то очень далеко других островков разума в эволюции самой Вселенной. Однако наша цивилизация молода, что, естественно, относится и к развиваемым ею естественным наукам, и ответ на этот вопрос может быть пока только философским. Так, перефразировав Владимира Маяковского, можно предположить, что если разумная жизнь появилась, значит, это для чего–то нужно. Однако некоторые авторы, насколько позволяет им полет фантазии, пытаются заглянуть в далекое будущее с вполне конкретным намерением описать человека того времени или существо, в которое он трансформируется.

Еще недавно, в донаучные с позиций современной молекулярной генетики времена, было распространено представление о людях далекого будущего как о существах хилого телосложения с непропорционально большой черепной коробкой — вместилищем гипертрофированного мозга.

В наше время научно–технического прогресса, в частности, в области информационной техники и распространенности идеи сплошной компьютеризации фантазия некоторых авторов направилась в сторону компьютеризации самого человека.

В книге «Цивилизация после людей» (Мищенко, 2004) ее автор полагает, что люди — промежуточная стадия эволюции обладающих интеллектом существ. Согласно этой концепции, предстоит трансформация людей в иные существа, являющие собою сначала некий гибрид человека и базирующегося на электронике «мыслящего» компьютера (см. также Арутюнов и Стрекова, 2006). Со временем в этом гибриде будет все меньше оставаться от человека и все большее значение будет приобретать электроника. Наконец, по мысли А. Мищенко, наступит последняя стадия — чисто электронная «бессмертная» мыслящая материя. Суммированный интеллект этих объектов, именуемый Высшим разумом, явится главным достижением Вселенной и займется ее преобразованием.

Однако электронное устройство «мыслящая материя», предусмотрительно нареченное «бессмертным», фактически быть таковым не может. И воспроизводиться «мыслящая материя» тоже не сможет. Для производства суперкомпьютера, чем фактически явится «мыслящая материя», необходимо произвести необходимые материалы, изготовить детали, из которых будет собран сам суперкомпьютер, как и создать и подключить источники энергии, которые тоже не бывают вечными. Сейчас такую работу производит, используя необходимое оборудование, человек.

Взяв в союзники Оккаму, выдвинувшего известный принцип о преимуществе простого решения вопроса над сложной, а в данном случае и крайне сомнительной версией, выскажем уверенность, что человек всегда будет оставаться самим собою, и «мыслящие» суперкомпьютеры он будет создавать, как и теперь, не на замену себе, а в помощь.

Другой вопрос, не ждет ли человека инволюция, как это предрекали некоторые авторы.

Следует сказать, что опасность инволюции человечества, вплоть до вымирания, до недавнего времени оставалась вполне реальной. Действительно, большинство появившихся на Земле видов вымерли. Конкретно, из всех видов и подвидов прямоходящих, в том числе людей, сохранились только люди Homo sapiens, да и то по большому везению. Мы выше говорили об этой ситуации 150 тыс. лет тому назад, когда на Земле (Центрально–Восточная Африка), возможно из–за эпидемии, остались считанные кланы людей, и все современное человечество происходит от одного из них (см. пп. 7.2.1). Опасность вымирания из–за эпидемий перестала маячить перед человечеством после изобретения вакцин и открытия антибиотиков.

Рассуждать о ментальной или физической инволюции (вырождении) ныне живущих людей представляется делом не актуальным в свете набирающей скорость научно–технической революции и постоянно обновляемых спортивных рекордов — явлений, не совместимых с увяданием. Прогресс в исследовании генетики человека и применение подходов мягкой евгеники, включая сайт–специфический мутагенез (см. пп. 10.4.2 и 10.4.4), позволят сохранять внешние пропорции тела, систематически улучшать здоровье людей и повышать их интеллект. Возможность инволюции (увядания) человечества будет исключена. Иными словами, вид людей становится потенциально бессмертным, если только человечество не оборвет свое существование бессмысленной войной.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Албертс Б. [и др.] (1994) Молекулярная биология клетки, Т. 1. М.: Мир.

Арутюнов В. С. и Стрекова Л. Н. (2006) Ступени эволюции. М.: Наука.

Бермишева М. А. [и др.] (2003) Полиморфизм митохондриальной ДНК человека. Генетика, 39,1013–1025.

Бреслер С. Е. (1963) Введение в молекулярную биологию. М. — Л.: Изд–во АН СССР. С. 205–206.

Бронштэн В. А. (1987) Метеоры, метеориты, метеороиды. М.: Наука.

Васильев С. В. (2002) Sahelanthropus tshadensis. Недостающее звено? Вести антропологии, вып. 8,122–132.

Верная Д. (1969) Возникновение жизни. М.: Мир.

Виноградская Г. Р. и Мосевицкий М. И. (1982) Особенности спонтанной плазмидной трансформации у Bacillus subtilis на твердой среде. Генетика, 18, 1371–1373.

Вишняцкий Л. Б. (2005) История одной случайности, или Происхождение человека. Фрязин.: Век 2.

Гаврилова Л. П. и Спирин А. С. (1967) Функции рибосом. Компоненты белок–синтезирующей системы. Усп. совр. биол., 64,197–222.

Галицкий В. А. (2008). Гипотеза о механизме инициации малыми РНК метилирования ДНК de novo и аллельного исключения. Цитология, 50,277–286.

Глэд Дж. (2005) Будущая эволюция человека. Евгеника XX века. М. : Изд–во «Захаров».

Гольданский В. И. (1986) Туннельные эффекты в физической химии. М.: Наука.

Дарвин Ч. (1937) Происхождение видов. М.: Биомедгиз.

Девис П. (1985) Случайная Вселенная. М.: Мир.

Деревянко А. П. (1997) Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. Новосибирск.

Деренко М. В. [и др.] (2001) Структура генного набора этнических групп Алтай–Саянского региона по данным митохондриального полиморфизма. Генетика, 37,1402–1410.

Драбкина Л. Е. [и др.] (1967) Физико–химическое изучение образования профага и индукции профага ламбда. Мол. биол., 1, 257–262.

Жестянников В. Д. (1979) Репарация ДНК и ее биологическое значение. Л.: Наука.

Зельдовиг Я. Б. и Рузмайкин А. А. (1987) Гидродинамическое динамо как источник планетарного, солнечного и галактического магнетизма. Усп. физ. наук, 152, 263–284.

Зубов А. А. (2002) Пределы прогресса Homo sapiens и критерии совершенства биосистем. Вести антропол., вып. 8, 21–35.

Иванов В. И. и Киселев Л. Л. (ред.) (2005) Геномика — медицине. М.: Академкнига.

Кириллов С. В. и Семенков Ю. П. (1984) Взаимодействие тРНК с рибосомами. Мол. биол., 18,1249–1263.

Королев В. Г. (2005) Эксцизионная репарация поврежденных оснований ДНК. Генетика, 41,725–735,1301–1309.

Крутяков В. М. [и др.] (1985) Ферментативные и структурные механизмы репарации ДНК. Изв. АН СССР, серия биол., 4, 562–571.

Кузнецов В. В. (1992) Физика земных катастрофических явлений. Новосибирс.: Наука.

Ланцов В. А. (2007) Гомологическая ДНК-трансфераза Rec.: функциональные активности и поиск гомологии рекомбинирующими ДНК. Мол. биол., 41, 467–477.

Малахов В. (2004) Великий симбио.: происхождение эукариотной клетки. В мире науки, № 2,70–79.

Михельсон В. М. и Гамалей И. А. (2013) Теломерный механизм старения. Saarbrucke.: Palmarium Academic Publishing.

Мищенко A. (2004) Цивилизация после людей. М.: Изд–во «Захаров».

Мосевицкая Т. В. (1978) Механизмы репарации и мутагенеза у облученных ультрафиолетовым светом бактерий Escherichia coli. Усп. совр. биол. 85, 340–359.

Мосевицкий М. И. (1975) Механизмы узнавания молекулами нуклеиновых кислот друг друга. Усп. совр. биол., 79,163–183.

Мосевицкий М. И. (1976) Детализированная модель полуконсервативной репликации ДНК. Генетика, 12,154–163.

Мосевицкий М. И. и Новицкая В. А. (1982) Обнаружение поперечно исчерченных фибрилл в клеточных ядрах из тканей животных. Доклады АН СССР, 263,1485–1488.

Мосевицкий М. И. (1985) Исследование фибриллярных структур клеточного ядра и первоначальная характеристика образующих их белков. Доклады АН СССР, 283, 215–219.

Мосевицкий М. И. (2003) Значительный прогресс биохимических исследований мозга еще не привел к пониманию сути мыслительного процесса. Нейрохимия, 20, 299–314.

Моганов Ю. А. (1992) Древнейший палеолит Диринга и проблема внетропической прародины человечества. Новосибирс.: Наука.

Моганов Ю. А. и Федосеева С. А. (2002) Археология, палеолит Северо- Восточной Азии, внетропическая прародина человечества и древнейшие этапы заселения человеком Америки. Якутск.

Назаретян А. П. (2001) Цивилизационные кризисы в контексте универсальной истории. М.: ПЕР СЭ.

Опарин А. И. (1966) Возникновение и начальное развитие жизни. М.: Медицина.

Опарин А. И. (1975) Эволюция концепций происхождения жизни от 1924 года до 1974 года. Изв. АН СССР, 1, 5–10.

Пенроуз Р. (2005) Тени разума. Москва–Ижевск.

Прозоров А. А. (2000) Горизонтальный перенос генов у бактерий. Усп. совр. биол., 120, 515–528.

Разин С. В. [и др.] (2014) Ядерный матрикс и структурно–функциональная компартментализация ядра эукариотической клетки. Биохимия, 79, 770–781.

Рамбо Д. М., Биран М. Д. (2000) Интеллект и языковые способности приматов. Иностранная психология, 13, 29–40.

Редже Т. (1985) Этюды о Вселенной. М..: Мир.

Рудавская В. А. (1972) О сходстве микроструктур метеорита Оргей (Orgueil) и микрообразований из раннепалеозойских отложений Восточной Сибири. Докл. АН СССР, 202, 675–676.

Скулагев М. В. и Скулагев В. П. (2014) Новые сведения о запрограммированности старения — медленного феноптоза. Биохимия, 79,1205–1224.

Стил Э. [и др.] (2002) Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция. М.: Наука.

Суходолец В. А. (2003) Генетическая теория вертикальной эволюции. Москва.

Хан Ю. В. (2003) Евгенический проек.: «рго» и «contra». М.: ИФ РАН.

Хопкисс А. Р. (2000) Карнозин и карбонильные группы белко.: возможные взаимоотношения. Биохимия, 65,771–778.

ХрянинаЛ. П. (1987) Метеоритные кратеры на Земле. М.: Недра.

Хуснутдинова Э. К. иЛимборская С. А. (2005) Этногеномика. В сб. «Геномика — медицине». Ред. В. И. Иванов и Л. Л. Киселев. М.: Академкнига.

Шкловский И. С. (1976) О возможной уникальности разумной жизни во Вселенной. Усп. философии, 9, 80–93.

Шредингер Э. (1972) Что такое жизнь? М.: Атомиздат.

Энгельгардт В. А. (1984) Познание явлений жизни. М.: Наука.

Эрдман В. В. [и др.] (2016) Анализ ассоциаций генов FOXO1А и FOXO3A с долгожительством человека. Генетика, 52,474–481.

Aaseth J. [et al.] (2016) Treatment strategies in Alzheimer’s diseas.: a review with focus on selenium supplementation. Biometals, 29, 827–839.

Abate G. [et al.] (2017) Nutrition and AGE-in.: Focusing on Alzheimer’s Disease. Oxid Med Cell Eongev., 2017,7039816. do.: 10.1155/2017/7039816.

Abbott A. and Dolgin E. (2016) Failed Alzheimer’s trial does not kill leading theory of disease. Nature, 540,15–16.

Abdelmohsen K. and Gorospe M. (2015) Noncoding RNA control of cellular senescence. Wiley Interdiscip. Rev. RNA, 6, 615–629.

Abegglen L. M. [et al.] (2015) Potential mechanisms for cancer Resistance in elephants and comparative cellular response to DNA damage in humans. JAMA, 314,1850–1860.

Abu–Amero К. К. [et al.] (2016) Resveratrol and Ophthalmic Diseases. Nutrients, 8, 200. do.: 10.3390/nu8040200.

Adcock G. J. [et al.] (2001) Mitochondrial DNA sequences in ancient Australian.: Implications for modern human origins. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 537–542.

Aguilar D. [et al.] (2004) Analysis of phenetic trees based on metabolic capabilities across the three domains of life. J. Mol. Biol, 340,491–512.

Ahmed R. S. [et al.] (2016) Biological and Mechanistic Characterization of Novel Prodrugs of Green Tea Polyphenol Epigallocatechin Gallate Analogs in Human Leiomyoma Cell Lines. J. Cell Biochem., 117, 2357–2369.

Aigner L. [et al.] (1995) Overexpression of the neural growth–associated protein GAP‑43 induces nerve sprouting in the adult nervous system of transgenic mice. Cell, 83, 269–278.

AjaremJ. [et al.] (2017) Neurobehavioral changes in mice offspring exposed to green tea during fetal and early postnatal development. Behav. Brain Fund., 13, (1. :10. do.: 10.1186/sl2993–017–0128-l.

Alberts В. M. (1984) The DNA enzymology of protein machines. Cold Spring Harb Symp Quant Biol, 59,1 – 12.

AlemsegedZ. (2003) An integrated approach to taphonomy and faunal change in the Shungura formation (Ethiopia) and its implication for hominid evolution. J. Hum. Evol, 44,451–478.

Almdcija S. [et al.] (2013) The femur of Orrorin tugenensis exhibits morphometric affinities with both Miocene apes and later hominins. Nat. Commun., 4, 2888.

AlroyJ. (2003) Cenozoic bolide impacts and biotic change in North American mammals. Astrobiology, 3,119–132.

Altermann Ж and KazmierczakJ. (2003) Archean microfossil.: a reappraisal of early life on Earth. Res. Microbiol, 154, 611–617.

Alvarez L. Ж (1987) Mass extinctions caused by large bolide impacts. Phys. Today, 40, 24–33.

Alvarez L. Ж [et al.] (1980) Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction. Science, 208,1095–1108.

AmbroginiP. [et al.] (2016) a-Tocopherol and Hippocampal Neural Plasticity in Physiological and Pathological Conditions. Int. J. Mol. Sci., 2016 Dec 15;17(12). pi.: E2107.

Ambroses. H. (1998) Late Pleistocene human population bottlenecks, volcanic winter, and differentiation of modern humans. J. Hum. Evol, 34, 623–651.

Anders E. (1989) Pre–biotic organic matter from comets and asteroids. Nature, 342, 255–257.

Anders E. [et al.] (1996) Evaluating the evidence for part life on Mars (Дискуссия). Science, 274, 2119–2125.

Andersson J. O. [et al.] (2005) Gene transfers from nanoarchaeota to an ancestor of Diplomonads and Parabasalids. Mol. Biol. Evol. 22, 85–90.

Andziak B. [et al.] (2006) High oxidative damage levels in the longest–living rodent, the naked mole–rat. Aging Cell, 5,463–471.

Anisimov V. N. (2013) Multifaceted aging and rapamycin. Aging (Albany NY); 5,487.

Anisimov V. N. (2015) Metformin for cancer and aging preventio.: is it a time to make the long story short? Oncotarget, 6, 39398–39407.

Antunez–de–Mayolo G. [et al.] (2002) Phylogenetics of worldwide human populations as determined by polymorphic Alu insertions. Electrophoresis, 23, 3346–3356.

Antyn S. C. (2002) Evolutionary significance of cranial variation in Asian Homo erectus. Am. J. Phys. Anthropol, 118, 301–323.

AravindL. [et al.] (2000) Holliday junction resolvases and related nuclease.: identification of new families? phyletic distribution and evolutionary trajectories. Nucleic Acids Res., 28, 3417–3432.

Arbiza L. [et al.] (2006) Positive selection, relaxation, and acceleration in the evolution of the human and chimp genome. PLoS Comput. Biol, 2, e38.

Archibald J. D. [et al.] (2001) Late Cretaceous relatives of rabbits, rodents, and other extant eutherian mammals. Nature, 414, 62–65.

ArchibaldJ. D. [et al.] (2010) Cretaceous extinction.: multiple causes. Science, 328, 973.

Argue D. [et al.] (2006) Homo floresiensi. : microcephalic, pygmoid, Australopithecus, or Homo? J. Hum. Evol, 51, 360–374.

Arguello A. A. [et al.] (2013) CCAAT enhancer binding protein 8 plays an essential role in memory consolidation and reconsolidation. J. Neurosci., 33, 3646–3658.

Armitage S. J. [et al.] (2011) The southern route «out of Africa.: evidence for an early expansion of modern humans into Arabia. Science, 331,453–456.

Arsuaga J. L. [et al.] (2002) The Gravettian occipital bone from the site of Malladetes (Barx, Valencia, Spain). J. Hum. Evol., 43, 381–393.

Arzarello M. [et al.] (2007) Evidence of earliest human occurrence in Europ.: the site of Pirro Nord (Southern Italy). Naturwissenschaften, 94,107–112.

Asphaug E. [et al.] (2006) Hit–and–run planetary collisions. Nature, 439,155–160.

Avery О. T. [et al.] (1944) Studies on the chemical nature of the substance including transformation of pneumococcal types. Induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III. J. Exp. Med., 79,137–145.

Awramik S. M. (1992) The oldest records of photosynthesis. Photosynth. Res., 33,75–89.

Ayala F. J. and Escalante A. A. (1996) The evolution of human population.: a molecular perspective. Mol. Phylogenet. Evol, 5,188–201.

Azpurua J. [et al.] (2013a) Naked mole–rat has increased translational fidelity compared with the mouse, as well as a unique 28S ribosomal RNA cleavage. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 110,17350–17355.

Azpurua J. [et al.] (2013b) IGF1R levels in the brain negatively correlate with longevity in 16 rodent species. Aging (Albany NY), 5, 304–314.

Baab K. L. [et al.] (2016) A Critical Evaluation of the Down Syndrome Diagnosis for LB1, Type Specimen of Homo floresiensis. PLoS One; 11(6), e0155731.

Baars B. J. and Edelman D. B. (2012) Consciousness, biology and quantum hypotheses. Phys. Life Rev., 9, 285–294.

Babizhayev M. A. [et al.] (2014) Novel neuroendocrine and metabolic mechanism provides the patented platform for important rejuvenation therapie.: targeted therapy of telomere attrition and lifestyle changes of telomerase activity with the timing of neuron–specific imidazole–containing dipeptide–dominant pharmaconutrition provision. Recent Pat. Endocr. Metab. Immune Drug Discov., 8,153 – 179.

Bada J. L. [et al.] (2007) Debating evidence for the origin of life on Earth. Science, 315, 937–939.

BadaJ. L. (1997) Extraterrestrial Handedness? Science, 275, 942–943.

Bada J. L. andLazcano A. (2002) Some like it hot, but not the first biomolecules. Science, 296,1982–1983.

Bada J. L. [et al.] (1994) Impact melting of frozen oceans on the early Eart.: implications for the origin of life. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91,1248–1250.

BaeC. J. (2010) The late Middle Pleistocene hominin fossil record of eastern Asi. : synthesis and review. Am. J. Phys. Anthropo!., 143 Suppl. 51, 75–93.

Baker J. [et al.] (2005) Early planetesimal melting from an age of 4.5662 Gyr for differentiated meteorites. Nature, 436,1127–1131.

Bakewell M. A. [et al.] (2007) More genes underwent positive selection in chimpanzee evolution than in human evolution. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 7489–7494.

Balaiya S. [et al.] (2017) Sirtuins Expression and Their Role in Retinal Diseases. Oxid Med Cell Longev. 201.: 3187594. Published online 2017 Jan 19. do.: 10.1155/2017/3187594.

BaldaufS. L. [et al.] (1996) The root of the universal tree and the origin of eukaryotes based on elongation factor phylogeny. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 93, 7749–7754.

Balter M. (2005) Are human genes still evolving? Brain genes show signs of selection. Science, 309,1662–1663.

Baltscheffsky H. and Baltscheffsky M. (1994) Molecular origin and evolution of early biological energy conversion. I.: Early life on the Earth. Nobel Symposium No 84 (New York, Columbia), pp. 81–90.

Banaclocha M. A. (2007) Neuromagnetic dialogue between neuronal minicolumns and astroglial networ.: a new approach for memory and cerebral computation. Brain Res. Bull., 73, 21–27.

Bao J. M. [et al.] (2014) Association between FOXO3A gene polymorphisms and human longevit.: a meta–analysis. Asian J. AndroL, 16,446–452.

Bapteste E. [et al.] (2004) Phylogenetic reconstruction and lateral gene transfer. Trends Microbiol., 12,406–411.

Barghoorn E. S. (1971). The oldest fossils. Sci. Amer., 224, 30–42.

Basu A. R. [et al.] (2003) Chondritic meteorite fragments associated with the Permian–Triassic boundary in Antarctica. Science, 302,1314–1316.

Bateman R. J. [et al.] (2009) A gamma–secretase inhibitor decreases amyloidbeta production in the central nervous system. Ann. Neurol., 66,48–54.

Batzer M. A. [et al.] (1994) African origin of human–specific polymorphic Alu insertions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91,12288–12292.

Baur J. A. [et al.] (2006) Resveratrol improves health and survival of mice on a high–calorie diet. Nature, 444, 337–342.

Beck F. and Eccles J. C. (1992) Quantum aspects of brain activity and the role of consciousness. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89,11357–11361.

BeckedorffF. C. (2013) Long non–coding RNAs and their implications in cancer epigenetics. Biosci. Rep., 33, pi.: e00061.

Becker L. [et al.] (2000) Fullerene.: An extraterrestrial carbon carrier phase for noble gases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 2979–2983.

Becker L. [et al.] (2001) Impact event at the Permian–Triassic boundar. : evidence from extraterrestrial noble gases in fullerenes. Science, 291,1530–1533.

Becker L. [et al.] (2004) Bedou.: a possible end-Permian impact crater offshore of northwestern Australia. Science, 304,1469–1476.

BeherD. [et al.] (2009) Resveratrol is not a direct activator of SIRT1 enzyme activity. Chem. Bio. 1 Drug Des., 74, 619–624.

Benitez N. [et al.] (2002) Evidence for nearby supernova explosions. Phys. Rev. Lett., 88, 081101.

Bennaceur K. [et al.] (2014) Atorvastatin induces T cell proliferation by a telomerase reverse transcriptase (TERT) mediated mechanism. Atherosclerosis, 236, 312–320.

Benowitz L. and Routtenberg A. (1997) GAP‑4.: an intrinsic determinant of neuronal development and plasticity. Trends Neurosci., 20, 84–91.

Benton M. J. (1995) Diversification and extinction in the history of life. Science, 268, 52–58.

Benton M. J. andDonoghue P. C. (2007) Paleontological evidence to date the tree of life. Mol. Biol. Evol., 24, 26–53.

Berezney R. and Coffy D. S. (1977) Nuclear matrix. Isolation and characterization of a framework structure from rat liver nuclei. J. Cell Biol., 73, 616–637.

Bergmann J. H. [et al.] (2015) Regulation ofthe ESC transcriptome by nuclear long noncoding RNAs. Genome Res., 25,1336–1346.

Bermudez de Castro J. M. [et al.] (1997) A hominid from the lower Pleistocene of Atapuerca, Spai. : possible ancestor to Neandertals and modern humans. Science, 276,1392–1395.

Bernadotte A. [et al.] (2016) Markers of cellular senescence. Telomere shortening as a marker of cellular senescence. Aging (Albany NY), 8, 3–11.

Bernardes B. and Blasco M. A. (2013) Telomerase at the intersection of cancer and aging. Trends Genet., 29, 513–520.

Bernardes de Jesus B. [et al.] (2011) The telomerase activator TA‑65 elongates short telomeres and increases health span of adult/old mice without increasing cancer incidence. Aging Cell, 10, 604–621.

Berryman D. E. [et al.] (2008) Role of the GH/IGF‑1 axis in lifespan and healthspa.: lessons from animal models. Growth Horm. IGF Res.,18,455–471.

Bernstein M. (2006) Prebiotic materials from on and off the early Earth. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol Sci., 361,1689–1700.

Berstein L. M. (2012) Metformin in obesity, cancer and agin. : addressing controversies. Aging (Albany NY), 4, 320–329.

Bertram L. and Tanzi R. E. (2004) The current status of Alzheimer’s disease genetic.: what do we tell the patients? Pharmacol. Res., 50, 385–396.

Bhullar K. S. and Hubbard В. P. (2015) Lifespan and healthspan extension by resveratrol. Biochim. Biophys. Acta, 1852,1209–1218.

Birch K. (2005) Beneficence, determinism and justic.: an engagement with the argument for the genetic selection of intelligence. Bioethics, 19,12–28.

Birk G. T, Lesch H., Konz C. (2004) Solar wind induced magnetic field around the unmagnetized Earth. Astronomy <j>uAstrophysics, 420, L15—L18.

BjorklundM. (2003) Test for a population expansion after a drastic reduction in population size using DNA sequence data. Heredity, 91,481–486.

Blair J. E. and Hedges S. B. (2005) Molecular clocks do not support the Cambrian explosion. Mol. Biol. Evol., 22, 387–390.

Bland P. A. (2005) The impact rate on Earth. Philos. Transact. A Math. Phys. Eng. Sci., 363, 2793–2810.

Bobe R. [et al.] (2002) Faunal change, environmental variability and late Pliocene hominin evolution. J. Hum. Evol., 42,475–497.

Boccardi V. and Paolisso G. (2014) Telomerase activatio. : a potential key modulator for human healthspan and longevity. Ageing Res. Rev., 15,1–5.

Boccardi V. [et al.] (2013) A new pleiotropic effect of statins in elderl. : modulation of telomerase activity. FASEB J., 27, 3879–3885.

Bodamer M. D. and Gardner R. A. (2002) How cross–fostered chimpanzees (Pan troglodytes) initiate and maintain conversations. J. Comp. Psychol., 116, 12–26.

Bodiselitsch B. [et al.] (2005) Estimating durationand intensity of Neoproterozoic snowball glaciations from Ir anomalies. Science, 308, 239–242.

Boesch C. (2007) What makes us human (Homo sapiens)? The challenge of cognitive cross–species comparison. J Comp Psychol., 121, 227–240.

Bogerd H. P. [et al.] (2006) Cellular inhibitors of long interspersed element 1 and Alu retrotransposition. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 103, 8780–8785.

Bohler C. [et al.] (1995) Template switching between PNA and RNA oligonucleotides. Nature, 376, 578–581.

Bolea I. [et al.] (2013) Multipotent, Permeable Drug ASS234 Inhibits A(3 Aggregation, Possesses Antioxidant properties and Protects from A|3-induced Apoptosis In vitro. Current Alzheimer Research, 9,797–808.

Bonnefi le R. [et al.] (2004) High–resolution vegetation and climate change associated with Pliocene Australopithecus afarensis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101,12125–12129.

BordoneL. [et al.] (2007) SIRT1 transgenic mice show phenotypes resembling calorie restriction. Aging Cell, 6,759–767.

BorgH (2003) Alternative method of gifted identification using the AM.: an apparatus for measuring internal meridians and their corresponding organs. J. Altern. Complement Med., 9, 861–867.

Borgeson W. [et al.] (2002) Discussing the origin of life. Science, 298,747— 749.

Borquez E. [et al.] (2005) An investigation of prebiotic purine synthesis from the hydrolysis of HCN polymers. Orig. Life Evol. Biosph., 35,79–90.

Borra M. T. [et al.] (2005) Mechanism of human SIRT1 activation by resveratrol. J. Biol. Chem., 280,17187–17195.

Botta G. [et al.] (2015) Current advances in the synthesis and antitumoral activity of SIRT1–2 inhibitors by modulation of p53 and pro–apoptotic proteins. Curr. Med. Chem., 19, 5871–5884.

Bottke IV. F. [et al.] (2007) An asteroid breakup 160 Myr ago as the probable source of the K/T impactor. Nature, 449,48–53.

BouzouggarA. [et al.] (2007) 82,000-year–old shell beads from North Africa and implications for the origins of modern human behavior. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 9964–9969.

Bowler J. M. [et al.] (2003) New ages for human occupation and climatic change at Lake Mungo, Australia. Nature, 421, 837–840.

Bowring S. A. [et al.] (1999) The tempo of mass extinction and recover.: The end-Permian example. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 8827–8828.

Bradley J. P. [et al.] (1998) Epitaxial growth of nanophase magnetite in Martian meteorite Allan Hills 8400.: implications for biogenic mineralization. Meteorit. Planet. Sci., 33,765–773.

BrasierM. D. [et al.] (2002) Questioning the evidence for Earth’s oldest fossils. Nature, 416,76–81.

BrasierM. [et al.] (2006) A fresh look at the fossil evidence for early Archaean cellular life. Philos. Trans. R. Soc. bond. B. Biol. Sci., 361, 887–902.

BrennerS. E. (2007) Common sense for our genomes. Nature, 449,783–784.

Bresler S. E. [et al.] (1981) The process of general recombination in Escherichia coli K-l.: structure of intermediate products. Mol. Gen. Genet., 183,139–143.

Brinkmann H. and Philippe H. (1999) Archaea sister group of bacteria? Indications from tree reconstruction artifacts in ancient phylogenies. Mol. Biol. Evol., 16, 817–827.

Britten R. J. (2002) Divergence between samples of chimpanzee and human DNA sequences is 5%, counting indels. Proc. Natl. Acad. Sci USA, 99,13633— 13635.

Briz V. (2017) The non–coding RNA BC1 regulates experience–dependent structural plasticity and learning. Nat. Commun., 8, 293.

Brockes J. P. and Gates P. B. (2014) Mechanisms underlying vertebrate limb regeneratio.: lessons from the salamander. Biochem. Soc. Trans., 42, 625–630.

Brohus M. (2015) The Insulin–Like Growth Factor System in the Long–Lived Naked Mole–Rat. PLoS One, 10(12.: e0145587.

Bronnikov K. A. and FabrisJ. C. (2006) Regular phantom black holes. Phys Rev Lett., 96 (25), 251101.

Brooks–Wilson A. R. (2013) Genetics of healthy aging and longevity. Hum. Genet., 132,123–138.

BrothertonP. [et al.] (2013) Neolithic mitochondrial haplogroupH genomes and the genetic origins of Europeans. Nat Commun., 4,1764.

Brouillard R. [et al.] (1997) Polyphenols produced during red wine ageing. Biofactors, 6,403–410.

Brown M. D. [et al.] (1998) mtDNA haplogroup .: An ancient link between Europe/Western Asia and North America? Am. J. Hum. Genet., 63,1852–1861.

Brown P. (2012) LB1 and LB6 Homo floresiensis are not modern human (Homo sapiens) cretins. J. Hum. Evol., 62, 201–224.

Brown P. [et al.] (2002) The flux of small near-Earth objects colliding with the Earth. Nature, 420, 294–296.

Brown P. [et al.] (2004) A new small–bodied hominin from the late pleistocene of Flores, Indonesia. Nature, 431,1055–1061.

Brumm A., [et al.] (2006) Early stone technology on Flores and its implications for Homo floresiensis. Nature, 441, 624–628.

Brunet M. [et al.] (2002) A new hominid from the Upper Miocene of Chad, Central Africa. Nature, 418,145–151.

Brunet M. [et al.] (2005) New material ofthe earliest hominid from the Upper Miocene of Chad. Nature, 434,752–755.

Brunini A. (2006) Origin of the obliquities of the giant planets in mutual interactions in the early Solar System. Nature, 440,1163–1165.

Bruns D. R. [et al.] (2015) Nrf2 Signaling and the Slowed Aging Phenotyp.: Evidence from Long–Lived Models. Oxid Med Cell Longev., 201. :732596.

Brusatte S. L. [et al.] (2012) Dinosaur morphological diversity and the end‑Cretaceous extinction. Nat. Commun., 3, 804.

Brusatte S. L. [et al.] (2015) The extinction ofthe dinosaurs. Biol. Rev. Camb. Philos. Soc., 90, 628–642.

Buffenstein R. (2008) Negligible senescence in the longest living rodent, the naked mole–ra.: insights from a successfully aging species. J. Comp. Physiol. B, 178,439–445.

Burbano H. A. [et al.] (2012) Analysis of human accelerated DNA regions using archaic hominin genomes. PLoS One, 7, e32877.

Busemann H. [et al.] (2006) Interstellar chemistry recorded in organic matter from primitive meteorites. Science, 312,727–730.

Butler A. J. and WolfS. L. (2007) Putting the brain on the ma. : use of transcranial magnetic stimulation to assess and induce cortical plasticity of upperextremity movement. Phys. Then, 87,719–736.

Byerly G. R. [et al.] (2002) An archean impact layer from the Pilbara and Kaapvaal cratons. Science, 297,1325–1327.

Cabreiro F. [et al.] (2013) Metformin retards aging in C. elegans by altering microbial folate and methionine metabolism. Cell, 153, 228–239.

Cacha L. A. andPoznanski R. R. (2014) Genomic instantiation of consciousness in neurons through a biophoton field theory. J. Integr. Neurosci., 13, 253–292.

Caillon L. [et al.] (2016) Molecular Structure, Membrane Interactions, and Toxicity of the Islet Amyloid Polypeptide in Type 2 Diabetes Mellitus. J. Diabetes Res. 2016; 201. :5639875. do.: 10.1155/2016/5639875.

Cairns–Smith A. G. (1985) Seven clues to the origin of life. Cambridge, Cambridge Univesity Press.

Caldeira K. andRampino M. R. (1990) Carrbon dioxide emissions from Deccan volcanism and a K/T boundary greenhouse effect. Geophys. Res. Lett., 1990,17, 1299–1302.

Caldeira K. and Rampino M. R. (1991) The mid‑Cretaceous super plume, carbon dioxide, and global warming. Geophys. Res. Lett., 18, 987–990.

Cameron R. T. [et al.] (2016) Selective inhibition of phosphodiesterases 4, 5 and 9 induces HSP20 phosphorylation and attenuates amyloid beta 1–42-mediated cytotoxicity. FEBS Open Bio., 7, 64–73.

Cann R. L. [et al.] (1987) Mitochondrial DNA and human evolution. Nature, 325, 31–36.

Canto C. andAuwerxJ. (2009) Caloric restriction, SIRT1 and longevity. Trends Endocrinol. Metab., 20, 325–331.

Cao D. [et al.] (2015) Structural basis for allosteric, substrate–dependent stimulation of SIRT1 activity by resveratrol. Genes Dev., 29,1316–1325.

Caramelli D. [et al.] (2003) Evidence for a genetic discontinuity between Neandertal and 24000-year–old anatomically modernEuropeans. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 6593–6597.

Carbonell E. [et al.] (2005) An early pleistocene hominin mandible from Atapuerca-TD6, Spain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 5674–5678.

CardusA. [et al.] (2013) SIRT6 protects human endothelial cells from DNA damage, telomere dysfunction, and senescence. Cardiovasc. Res., 97, 571–579.

Carrillo J. [et al.] (2013) The long–term structural plasticity of cerebellar parallel fiber axons and its modulation by motor learning. J. Neurosci., 33,8301— 8307.

Caruana M. [et al.] (2016) Putative Role of Red Wine Polyphenols against Brain Pathology in Alzheimer’s and Parkinson’s Disease. Front. Nutr., 3,31. do.: 10.3389/fnut.2016.00031.

CascellaM. [et al.] (2017) The efficacy of Epigallocatechin‑3-gallate (green tea) in the treatment of Alzheimer’s diseas.: an overview of pre–clinical studies and translational perspectives in clinical practice. Infect Agent Cancer, 1. :36. do.: 10.1186/S13027–017–0145–6.

Castillo–Quan J. I. [et al.] (2016) Lithium promotes longevity through GSK3/ NRF2-dependent hormesis. Cell Rep., 15, 638–650.

Catling D. C. (2006) Comment on «А hydrogen–rich early Earth atmosphere». Science, 311, 38.

Cavalier–Smith T. (2001) Obcells as proto–organism.: membrane heredity, lithophosphorylation, and the origins of the genetic code, the first cells, and photosynthesis. J. Mol. Evol., 53, 555–595.

Cavalier–Smith T. (2002) The phagotrophic origin of eucaryotes and phylogenetic classification of protozoa. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 52, 297— 354.

Cebers G. [et al.] (2017) AZD329.: Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Effects in Healthy Subjects and Patients with Alzheimer’s Disease. J. Alzheimers Dis., 55,1039–1053.

Cela–Conde C. J. and Ayala F. J. (2003) Genera of the human lineage. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 100,7684–7689.

Chakrawarti L. [et al.] (2016) Therapeutic effects of EGC.: a patent review. Expert Opin. Then Pat., 26, 907–916.

Chang С. C. [et al.] (2013) Synergistic interactions between Alzheimer’s A|340 and A|342 on the surface of primary neurons revealed by single molecule microscopy. PLoS One, 8, (12), e82139. do.: 10.1371/journal. pone.0082139.

Chang Y. J. and Chen У. R. (2014) The coexistence of an equal amount of Alzheimer’s amyloid-|3 40 and 42 forms structurally stable and toxic oligomers through a distinct pathway. FEBS J., 281, 2674–2687.

Chen A. T. [et al.] (2015) Longevity Genes Revealed by Integrative Analysis of Isoform–Specific daf‑16/FoxO Mutants of Caenorhabditis elegans. Genetics., 201,613–629.

Chen С. T. [et al.] (2007). The strength of selection on ultraconserved elements in the human genome. Am J. Hum Genet., 80, 692–704.

Chen C. L. [et al.] (2017) Resveratrol inhibits transforming growth factor-|32- induced epithelial–to–mesenchymal transition in human retinal pigment epithelial cells by suppressing the Smad pathway. Drug Des. Devel. Then, 11,163–173.

Chen С. T. [et al.] (2007). The strength of selection on ultraconserved elements in the human genome. Am J. Hum. Genet., 80, 692–704.

Chen H. [et al.] (2016) Age–associated de–repression of retrotransposons in the Drosophila fat body, its potential cause and consequence. Aging Cell,.15, 542–552.

Chen J. [et al.] (2005) SIRT1 protects against microglia–dependent amyloidbeta toxicity through inhibiting NF-kappaB signaling.}. Biol. Chem., 280,40364— 40374.

Chen J. Y. [et al.] (2004) Smallbilaterian fossils from 40 to 55 million years before the Cambrian. Science, 305, 218–222.

Chen T. [et al.] (2015) Activation of SIRT3 by resveratrol ameliorates cardiac fibrosis and improves cardiac function via the TGF-|3/Smad3 pathway. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 308, H424—H434.

Cheng C. [et al.] (2016) Association Between Lithium Use and Risk of Alzheimer’s Disease.}. Clin Psychiatry. 2016 Dec 20. do.: 10.4088/}CP.15ml0304.

Cheng Z. [et al.] (2005) A genome–wide comparison of recent chimpanzee and human segmental duplications. Nature, 437, 88–93.

Chong C. R. [et al.] (2009) Mysterious metformin. Oncologist, 14,1178–1181.

Chu C. [et al.] (2017) Green Tea Extracts Epigallocatechin‑3-gallate for Different Treatments. Biomed. Res. Int., 201. :5615647. do.: 10.1155/2017/5615647.

Chung A.. (2017) Effects of regulatory BC1 RNA deletion on synaptic plasticity, learning, and memory. Learn. Mem., 24, 646–649.

Churchill S. E. (2001) Hand morphology, manipulation, and tool use in Neandertals and early modern humans of the Near East. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 2953–2955.

Chyba C. and Sagan C. (1992) Endogenous production, exogenous delivery and impact–shock synthesis of organic molecule.: an inventory for the origins of life. Nature, 355,125–132.

Chyba C. F. (1993) The violent environment of the origin of lif.: progress and incertaintes. Geochim. Cosmochim. Acta, 57, 3351–3358.

Ciejek E. [et al.] (1982) Ribonucleic acid precursors are associated with the chick oviduct nuclear matrix. Biochemistry, 21,4945–4953.

Ciftcioglu N. [et al.] (2006) Nanobacteri. : fact or fiction? Characteristics, detection, and medical importance of novel self–replicating, calcifying nanoparticles.}. Investig. Med., 54, 385–394.

Cifuentes R. A., Murillo–Rojas J. (2014) Alzheimer’s disease and HLA-A. : linking neurodegenerative to immune processes through an in silico approach. Biomed Res Int., 2014,791238.

Clark C. G. (1999) The effect of secondary loss on our view of eucaryotic evolution. Biol. Bull., 196, 385–388.

Clark D. L. [et al.] (1986) Conodont survival and low iridium abundances across the Permian–Triassic Boundary in South China. Science, 233, 984–986.

Clark J. D. [et al.] (2003) Stratigraphic, chronological and behavioural contexts of Pleistocene Homo sapiens from Middle Awash, Ethiopia. Nature, 423, 747–752.

Claus G. and Nagy B. (1961). A microbiological examination of some carbonaceous chondrites. Nature, 192, 594–596.

Cockell C. S. and Bland P. A. (2005) The evolutionary and ecological benefits of asteroid and comet impacts. Trends Ecol. Evol., 20,175–179.

Conroy G. C. and Smith R. J. (2007) The size of scalable brain components in the humanevolutionary lineag. : with acomment on the paradox of Homo fl resiensis. Homo, 58,1–12.

Cooper A. [et al.] (2001) Human origins and ancient human DNA. Science, 292,1655–1656.

Cooper G. (2001) Carbonaceous meteorites as a source of sugar–related organic compounds for the early Earth. Nature, 414, 879–883.

Cooper R. S. (2005) Race and I. : Molecular genetics as deus ex machina. Am. Psychol., 60,71–76.

Corbett N. J. [et al.] (2013) Amyloid–beta induced CAI pyramidal cell loss in young adult rats is alleviated by systemic treatment with FGL, a neural cell adhesion molecule–derived mimetic peptide. PLoS One, 8, e71479. do.: 10.1371/journal. pone.0071479.

Corpus R. [et al.] (2016) SIRT1 Overexpression in Mouse Hippocampus Induces Cognitive Enhancement Through Proteostatic and Neurotrophic Mechanisms. Mol. Neurobiol., 2016. Sep 10. do. :10.1007/sl2035–016— 0087–9.

Corte–RealH. B. (1996) Genetic diversity in the Iberian Peninsula determined from mitochondrial sequence analysis. Ann. Hum. Genet., 60, 331–50.

Courtillot V. E. (1990) What caused the mass extinction? A volcanic eruption. Sci. Amer., 263, 85–92.

Cox T. J. [et al.] (2007). The Collision Between the Milky Way and Andromeda. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 386,461.

Craig I. and Plomin R. (2006) Quantitative trait loci for IQ and other complex trait. : single–nucleotide polymorphism genotyping using pooled DNA and microarrays. Genes, Brain, Behav.; 5 Suppl 1, 32–37.

Craig I. and Plomin R. (2006). Quantitative trait loci for IQ and other complex trait. : single–nucleotide polymorphism genotying using pooled DNA and microarrays. Genes Brain Behav., 5 Suppl. 1, 32–37.

Crowley M. J. [et al.] (2017) Clinical Outcomes of Metformin Use in Populations With Chronic Kidney Disease, Congestive Heart Failure, or Chronic Liver Diseas.: A.

Cruciani F. [et al.] (2002) A back migration from Asia to sub-Saharan Africa is supported by high–resolution analysis of human Y-chromosome haplotypes. Am. J. Hum. Genet., 70,1197–1214.

Cruciani F. [et al.] (2007) Tracing Past Human Male Movements in Northern/ Eastern Africa and Western Eurasi.: New Clues from Y-chromosomal Haplogroups E-M78 andJ‑M12. Mol. Biol. Evol, 24,1300–1311.

Csiki–SavaZ. [et al.] (2015) Island life in the Cretaceous — faunal composition, biogeography, evolution, and extinction of land–living vertebrates on the Late Cretaceous European archipelago. Zookeys. 2015 Jan 8;(469. :1–161.

Cummings N. E. and LammingD. W. (2016) Regulation of metabolic health and aging by nutrient–sensitive signaling pathways. Mol Cell Endocrinol. 2016 Nov 22. pi.: S0303–7207(16)30483-X. do.: 10.1016/j.mce.2016.11.014.

Curnoe D. and Thorne A. (2003) Number of ancestral human specie. : a molecular perspective. Homo, 53, 201–224.

Daetsch F. and Hen R. (2005) Young and excitabl.: the function of new neurons in the adult mammalian brain. Curr. Opin. Neurobiol, 15,121 – 128.

Dafny–Yelin M. [et al.] (2008) The ongoing saga of Agrobacterium–host interactions. Trends Plant Sci., 13,102–105.

Dahlberg J. E. and Lund E. (2004) Does protein synthesis occur in the nucleus? Curr. Opin. Cell Biol, 16, 335–339.

DaiD. F. [et al.] (2014) Mitochondrial oxidative stress in aging and healthspan. Longev. Healthspan, 3, 6.

Dalton R. (2006) Decoding our cousins. Nature, 442, 238–240.

Damiani R. [et al.] (2003) Earliest evidence of cytodont burrowing. Proc. Biol. Sci., 270,1747–1751.

Darvesh A. S. [et al.] (2014) Oxidative stress and Alzheimer’s diseas.: dietary polyphenols as potential therapeutic agents. Expert Rev. Neurother., 10, 729— 745.

Davenport A. [et al.] (2010) Celastrol and an EGCG pro–drug exhibit potent chemosensitizing activity in human leukemia cells. Int. J. Mol. Med., 25, 465— 470.

Davies P. C. (1996) The transfer of viable microorganisms between planets. Ciba Found. Symp., 202, 304–314; discussion 314–317.

Davies P. C. (2003) Does life’s rapid appearance imply a Martian origin? Astrobiology, 3, 673–679.

Davies P. C. and Lineweaver С. H. (2005) Finding a second sample of life on Earth. Astrobiology, 5,154–163.

de Duve C. and Miller S. L. (1991) Two–dimensional life? Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88,10014–10017.

deMenocalP. B. (1995) Plio–Pleistocene African climate. Science, 270,53— 59.

De WaalE. M. [et al.] (2013) Elevated protein carbonylation and oxidative stress do not affect protein structure and function in the long–living naked–mole ra.: a proteomic approach. Biochem. Biophys. Res. Commun., 434, 815–819.

DeamerD. W. (1986) Role of ampliphilic compounds in the evolution of membrane structure on the early Earth. Orig. Life, 17, 3–25.

Decker M. and Munoz–Torrero D. (2016) Molecules against Alzheimer. Molecules. 2016 Dec 16;21 (12). pi.: E1736. do.: 10.3390/molecules21121736.

DefleurA. [et al.] (1999) Neanderthal cannibalism at Moula–Guercy, Ardeche, France. Science, 286,128–131.

Delaney M. A. [et al.] (2016) Initial Case Reports of Cancer in Naked Molerats (Heterocephalus glaber). Vet. Pathol., 53, 691–696.

Dell’Osso L. [et al.] (2016) A new look at an old dru.: neuroprotective effects and therapeutic potentials of lithium salts. Neuropsychiatr. Dis. Treat., 12,1687— 1703.

Demuro A. [et al.] (2005) Calcium dysregulation and membrane disruption as a ubiquitous neurotoxic mechanism of soluble amyloid oligomers. J. Biol. Chem., 280,17294–17300.

Dennell R. and Roebroeks Ж (2005) An Asian perspective on early human dispersal from Africa. Nature, 438,1099–1104.

Derenko M. V. [et al.] (2000) Mitochondrial DNA variation in two South Siberian Aboriginal population. : implications for the genetic history of North Asia. Hum. Biol, 72, 945–973.

Des Marais D. J. (1998) Earth’s early biosphere. Gravit. Space Biol. Bull., 11, 23–30.

Detterman D. K. (1993) Giftedness and intelligent'.: one and the same? Ciba Found Symp., 178. 22–31; Discussion 31–43.

Di Giulio M. (2003) The universal ancestor and the ancestor of bacteria were hyperthermophiles. J. Mol. Biol, 57,721–730.

Diaz M. [et al.] (2016) The Effects of Resveratrol on Aging Vessels. Exp. Gerontol., Sep. 22. pi.: S0531–5565(16)30365–5.

Dickerson R. E. (1978) Chemical evolution and the origin of life. Scientific American, 239, 62–79.

Dickson B. J. (2002) Molecular mechanisms of axon guidance. Science, 298, 1959–1964.

Dobson–Stone C. [et al.] (2007) Investigation of MCPH1 G37995 Cand ASPM A44871 G polymorphisms and brain size in a healthy cohort. Neuroimage, 37, 394–400.

Dong J. [et al.] (2016) Inhibition of myostatin in mice improves insulin sensitivity via irisin–mediated cross talk between muscle and adipose tissues. Int J Obes (Lond), 40,434–442.

Donnadieu Y. [et al.] (2004) A «snowball Earth» climate triggered by continental breakup through changes in runoff. Nature, 428, 303–306.

Donoghue H. D. and Spigelman M. (2006) Comment. Pathogenic microbial ancient DN. : a problem or an opportunity? Proc. Biol. Sci., 273, 641 – 642; discussion 643.

Doolittle R. F. [et al.] (1996) Determining divergence times of the major kingdoms of living organisms with a protein clock. Science, 271,470–477.

Doolittle Ж F. (1997) Fun with genealogy. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 12751–12753.

Doolittle Ж E (1998) You are what you ea.: a gene transfer ratchet could account for bacterial genes in eukaryotic nuclear genomes. Trends Genet., 14,307–311.

Doolittle IV. F. (1999) Phylogenetic classification and the universal tree. Science, 284, 2124–2128.

Doolittle IV. F. and Brown J. R. (1994) Tempo, mode, the progenote, and the universal code. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 91, 6721–6728.

Dorus S. [et al.] (2004) Accelerated evolution of nervous system genes in the origin of Homo sapiens. Cell, 119,1027–1040.

Douzery E. [et al.] (2003) Local molecular clocks in three nuclear gene. : divergence times for rodents and other mammals and incompatibility among fossil calibrations. J. Mol. Evol., 57, 5201–5213.

Drancourt M. [et al.] (2003) Attempted isolation of Nanobacterium sp. microorganisms from upper urinary tract stones. Clin. Microbiol., 41, 368–372.

Drapeau M. S. and Ward С. V. (2007) Forelimb segment length proportions in extant hominoids and Australopithecus afarensis. Am. J. Phys. Anthropo!., 132, 327–343.

Drapeau M. S. [et al.] (2005) Associated cranial and forelimb remains attributed to Australopithecus afarensis from Hadar, Ethiopia., J. Hum. Evol., 48, 593–642.

Dulany D. E. (2014) What explains consciousness? Or…What consciousness explains? Mens Sana Monogr., 12,11–34.

Durband A. C. (2007) The view from down unde.: a test of the multiregional hypothesis of modern human origins using the basicranial evidence from Australasia. Coll. AntropoL, 31, 651–659.

Dworkin J. P. [et al.] (2003) The roads to and from the RNA world. J. Theor. Biol., 122,127–134.

Eccles J. C. (1986) Do mental events cause neural events analogously to the probability fi of quantum mechanics? Proc. R. Soc. bond. B. Biol. Sci., 227,411 – 428.

EdgellD. R. and Doolittle IV. F. (1997) Archaea and the origin (s) of DNA replication proteins. Cell, 89, 995–998.

Edrey Y. H. [et al.] (2012) Sustained high levels ofneuregulin‑1 in the longest–lived rodents; a key determinant of rodent longevity. Aging Cell, 11, 213–222.

Ehrenfreund P. [et al.] (2006) Experimentally tracing the key steps in the origin of lif.: the aromatic world. Astrobiology, 6,490–520.

EketjdllS. [et al.] (2013) AZ‑421.: a high potency BACE inhibitor displaying acute central efficacy in different in vivo models and reduced amyloid deposition in Tg2576 mice. J. Neurosci., 33,10075–10084.

Eketjdll S. [et al.] (2016) AZD329.: A Novel, Orally Active BACE1 Inhibitor with High Potency and Permeability and Markedly Slow Off–Rate Kinetics. J. Alzheimers Dis., 50,1109–1123.

Ellegren H. (2005) Evolutio.: natural selection in the evolution of humans and chimps. Curr. Biol., 15, R919–922.

Elliott T. (2007) Silicon–enhanced core, Nature, 447,1060–1061.

Engel A. E. [et al.] (1968) Alga–Like Forms in Onverwacht Series, South Afric.: Oldest Recognized Lifelike Forms on Earth. Science, 161,1005–1008.

EngreitzJ. M. (2014) RNA-RNA interactions enable specific targeting of noncoding RNAs to nascent Pre-mRNAs and chromatin sites. Cell, 159,188–199.

EppsD. E. [et al.] (1978) Cyanamide mediated synthesis under plausible primitive earth conditions. V. The synthesis of phosphatidic acids. J. Mol. Evol., 11, 279–292.

Erickson H. P. (2013) Irisin and FNDC5 in retrospec.: An exercise hormone or a transmembrane receptor? Adipocyte, 2, 289–293.

Erikson G. A. [et al.] (2016) Whole–Genome Sequencing of a Healthy Aging Cohort. Cell, 165,1002–1011.

Erwin D. H. (1994) The Permo–Triassic extinction. Nature, 367, 231–236.

Eschenmoser A. (1999) Chemical etiology of nucleic acid structure. Science, 284, 2118–2124.

Esteban G. [et al.] (2017) In–vitro and in–vivo evaluation of the modulatory effects of the multitarget compound ASS234 on the monoaminergic system. J. Pharm. Pharmacol., 69, 314–324.

Eswaran V. [et al.] (2005) Genomics refutes an exclusively African origin of humans. J. Hum. Evol., 49,1 – 18.

Evans P. D. [et al.] (2004) Reconstructing the evolutionary history of microcephalin, a gene controlling human brain size. Hum. Mol. Genet., 13,1139— 1145.

Evans P. D. [et al.] (2005) Microcephalin, a gene regulating brain size, continues to evolve adaptively in humans. Science, 309,1717–1720.

Evans P D. [et al.] (2006 a) Molecular evolution of the brain size regulator genes CDK5 RAP2 and CENPJ. Gene, 375,75–79.

Evans P D. [et al.] (2006 b) Evidence that the adaptive allele of the brain size gene microcephalin introgressed into Homo sapiens from an archaic Homo lineage. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 103,18178–18183.

Evfratov S. A. [et al.] (2014) Structural features of the telomerase RNA gene in the naked mole rat Heterocephalus glaber. Acta Naturae, 6,41–47.

Evin G. (2016). Future Therapeutics in Alzheimer’s Diseas.: Development Status of BACE Inhibitors. BioDrugs, 30,173–194.

Fader L. D. and Trantrizos У. S. (2002) Hybridization properties of aromatic peptide nucleic acid.: a novel class of oligonucle- otide analogues. Org. Lett., 4, 63–66.

Fagundes N. J. [et al.] (2007) Statistical evaluation of alternative models of human evolution. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104,17614–17619.

Falk D. [et al.] (2007) Brain shape in human microcephals and Homo florensis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 2513–2518.

Farley K. A. [et al.] (1998) Geochemical evidence for acomet shower in the late Eocene. Science, 280,1250–1253.

Faulkes C. G. [et al.] (2015) Molecular evolution of the hyaluronan synthase 2 gene in mammal.: implications for adaptations to the subterranean niche and cancer resistance. Biol. Lett., 11, 20150185.

Fedo С. M. [et al.] (2006) Geological constraints on detecting the earliest life on Eart.: a perspective from the Early Archaean (older than 3.7 Gyr) of southwest Greenland. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci., 361, 851–867.

FeldenB. and GiegeR. (1998) Resected RNA pseudoknots and their recognition by histidyl-tRNA synthetase. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95,10431 – 10436.

Feng D. F. [et al.] (1997) Determining divergence times with a protein cloc.: update and reevaluation. Proc. Natl. Acad. Sci., 94,13028–13033.

Fenner D. E. (1996) Negative eugenics and ethical decisions.}. Med. Humanit., 17,17–30.

Fernandes V. [et al.] (2012) The Arabian cradl.: mitochondrial relicts of the first steps along the southern route out of Africa. Am J Hum Genet., 90. 347–55.

Fernandez del Rio L. (2016) Olive Oil and the Hallmarks of Aging. Molecules, 21,163. do.: 10.3390/molecules21020163.

Fernandez M. A. [et al.] (2014) Alzheimer presenilin‑1 mutations dramatically reduce trimming of long amyloid |3-peptides (A|3) by y-secretase to increase 42-to‑40-residue A₽. J. Biol. Chem., 289, 31043–31052.

Fernandez–Jalvo У [et al.] (1999) Human cannibalism in the Early Pleistocene of Europe (Gran Dolina, Sierra de Atapuerca, Burgos, Spain). J. Hum. Evol., 37591–622.

Fernandez–Jalvo У. [et al.] (1999) Human cannibalism in the Early Pleistocene of Europe (Gran Dolina, Sierra de Atapuerca, Burgos, Spain). J. Hum. Evol., 37, 591–622.

Ferris J. P. (1992) Marine hydrothermal systems and the origin of lif.: chemical markers of prebiotic chemistry in hydrothermal systems. Origins Life Evol. Biosphere, 22,109–134.

Ferris J. P. (1999) Prebiotic synthesis on mineral.: bridging the prebiotic and RNA worlds. Biol. Bull., 196, 311–314.

Ferris J. P. and Hagan W. J. (1984) HCN and chemical evolutio.: the possible role of cyanocompounds in prebiotic synthesis. Tetrahedron, 40,1093–1120.

FeyE. G. (1986) Association of RNA with the cytoskeleton and the nuclear matrix. J. Cell Sci. Suppl., 5, 99–119.

Finlayson C. [et al.] (2006) Late survival of Neanderthals at the southernmost extreme of Europe. Nature, 443, 850–853.

Fior J. (2014) Salamander regeneration as a model for developing novel regenerative and anticancer therapies. J. Cancer, 5,715–719.

Fisk L. A. (2005) Jorney into the unknown beyond. Science, 309,2016–2017.

Fitch Ж M. andUpperK. (1987) The phylogeny of tRNAsequences provides evidence for ambiguity reduction in the origin of the genetic code. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol., 52,759–767.

Flachsbart F. [et al.] (2009) Association of FOXO3A variation with human longevity confirmed in German centenarians. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 106, 2700–2705.

Foley R. A. and Lahr M. M. (2007) Ancient DNA closes on human uniquenes.: the base nature of Neanderthals. Heredity, 98,187–188.

Folk R. L. (1997) Response. Science, 276,1777.

Forrest M. E. and Khalil A. M. (2017) Revie. : Regulation of the cancer epigenome by long non–coding RNAs. Cancer Lett., 407,106–112.

Forterre P. (2005) The two ages of the RNA world and the transition to the DNA worl.: a story of viruses and cells. Biochimie, 87,793–803.

Fox D. (2011) The limits of intelligence. Sci Am., 305, 36–43.

Fox R. C. [et al.] (1992) Post–Jurassic mammal–like reptile from the Palaeocene. Nature, 358, 233–235.

Fox S. IV. (1991). Synthesis of life in the lab? Defining a protoliving system. Q. Rev. Biol., 66,181–185.

Fox S. IV. and Middlebrook M. (1954) Anhydrocopolymerization of amino acids under the influence of hypothetically primitive terrestrial conditions. Fed. Proc., 13,703.

FoxS. IV. (Editor) (1965) The origin of prebiological systems and of their molecular matrices. Acad. Press. New York and London.

Frazer K. A. [et al.] (2003) Genomic DNA insertions and deletions occur frequently between humans and nonhuman primates. Genome Res., 13,341–346.

Friedmann E. I. [et al.] (2001) Chains of magnetite crystals in the meteorite ALH8400.: Evidence of biological origin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98,2176— 2181.

Frost P. (2008) The spread of alphabetical writing may have favored the latest variant of the ASPM gene. Med. Hypotheses, 70,17–20.

Frumkin A. [et al.] (2011) Possible paleohydrologic and paleoclimatic effects on hominin migration and occupation of the Levantine Middle Paleolithic.}. Hum Evol. 60.437–451.

Fu L. [et al.] (2017) Norovirus P particle–based active A|3 immunotherapy elicits sufficient immunogenicity and improves cognitive capacity in a mouse model of Alzheimer's disease. Sci Rep. 2017. Jan. 20;. :41041. do.: 10.1038/srep41041.

Fu Q, [et al.] (2012) Complete Mitochondrial Genomes Reveal Neolithic Expansion into Europe. PLoS One, 7, e32473.

Fukuda K. [et al.] (1981) Polycondensation of long–chain esters of alphaamino acids. Macromol. Chem., A15, 999–1014.

Furnham A. [et al.] (2004) Self–estimates of intelligenc.: a study in two African countries. J. Physiol., 138, 265–285.

Galati R. [et al.] (2003) Increased resistance of peptides to serum proteases by modification of their amino groups. Z Naturforsch C, 58, 558–561.

Galvan V. andBredesen D. E. (2007) Neurogenesis in the adult brai.: implications for Alzheimer’s disease. CNS Neurol. Disord. Drug Targets, 6,303–310.

Garatachea N. [et al.] (2014) ApoE gene and exceptional longevit.: Insights from three independent cohorts. Exp. Gerontol., 53,16–23.

Gardiner D. M. (2005) Ontogenetic decline of regenerative ability and the stimulation of human regeneration. Rejuvenation Res., 8,141–153.

GanbottiA. V. [et al.] (2006) Functional DNAzymes organized into two- dimensional arrays. Nano Lett., 6,1505–1507.

Garibotti A. V. [et al.] (2007) A simple DNA-based translation system. Nano Lett., 7,480–483.

Gearhart M. D. [et al.] (2015) Identification of Conserved and Novel MicroRNAs during Tail Regeneration in the Mexican Axolotl. Int. J. Mol. Sci., 16, 22046–22061.

Geiger A. [et al.] (1996) RNA aptamers that bind L-arginine with submicromolar dissociation constants and high enantioselectivity. Nucl. Acids Res., 24.1029–1036.

Geinisman У. [et al.] (2001) Associative learning elicits the formation of multiple–synapse boutons. J. Neurosci., 21, 5568–5573.

GeisslerP. [et al.] (1995) Galileo multispectral imaging of Earth. J. Geophys. Res., 100,16895–16906.

Gelvin S. B. (2012) Traversing the Cel.: Agrobacterium T-DNAs Journey to the Host Genome. Front. Plant Sci. 3, 52.

Gerace L. andBlobel G. (1982) Nuclear lamina and the structural organization of the nuclear envelope. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol., 46 Pt 2,967–978.

Gerhardt E. [et al.] (2011) Idebenone and resveratrol extend lifespan and improve motor function of Htr A2 knockout mice. PLoS One, 6 (12), e28855. do.: 10.1371/journal.pone.0028855.

Gersonde R. [et al.] (1997) Geological record and reconstruction of the late Pliocene impact of the Eltanin asteroid in the Southern Ocean. Nature, 390, 357–363.

Gibbons A. (1997) A new face for human ancestors. Science, 276,1331–1333.

Gibbons A. (2000) Chinese stone tools reveal high–tech Homo erectus. Science, 287,1566.

Giblin IV. [et al.] (2014) Sirtuin.: guardians of mammalian healthspan. Trends Genet., 30, 271–286.

Gillet P. [et al.] (2000) Bacteria in the Tatahouine meteorit.: nanometricscale life in rocks. Earth Planet. Sci. Lett., 175,161 – 167.

Gillman A. L. [et al.] (2016) Small molecule NPT‑440 —1 (Neuropore Therapies Inc. San Diego) inhibits ionic flux through A|31–42 pore.: Implications for Alzheimer's disease therapeutics. Nanomedicine, 12, 2331–2340.

Gingery R. and Echols H. (1968) Integration, excision, and transducing particle genesis by bacteriophage 1. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol., 33, 721–727.

Giraldo R. (2003) Common domains in the initiators of DNA replication in Bacteria, Archaea and Eukary.: combined structural, functional and phylogenetic perspectives. FEMS Microbiol. Rev., 26, 533–554.

Giudice A. [et al.] (2010) Review of molecular mechanisms involved in the activation of the Nrf2-ARE signaling pathway by chemopreventive agents. Methods Mol. Biol., 647, 37–74.

Gladman B. [et al.] (2005). Impact seeding and reseeding in the inner solar system. Astrobiology, 5,483–496.

Glasby G. P. and Kunzender H. (1996) Multiple factors in the origin of the Cretaceous/Tertary boundar.: the role of environmental stress and Deccan Trap volcanism. Geol. Rundsch., 85,191–210.

Glikson A. Y. (2004) Early precambrian asteroid impact–triggered tsunam.: excavated seabed, debris flows, exotic boulders, and turbulence features associated with 3.47–2.47 Ga–old asteroid impact fallout units, Pilbara Craton, Western Australia. Astrobiology, 4,19–50.

GogartenJ. P. [et al.] (1999) Horizontal gene transfe.: pitfalls and promises. Biol. Bull., 196, 359–362.

Goldstein D. B. and Cavalleri G. L. (2005) Genomic.: understanding human diversity. Nature, 437,1241 – 1242.

Gomes N. M. [et al.] (2011) Comparative biology of mammalian telomere.: hypotheses on ancestral states and the roles of telomeres in longevity determination. Aging Cell, 10,761–768.

Gomes R. [et al.] (2005) Origin of the cataclysmic Late Heavy Bombardment period of the terrestrial planets. Nature, 435,466–469.

Gomez–Nicola D. [et al.] (2014) Temporal dynamics of hippocampal neurogenesis in chronic neurodegeneration. Brain, 137, 2312–2328.

Gonder M. K. [et al.] (2007) Whole–mtDNA Genome Sequence Analysis of Ancient African Lineages. Mol. Biol. Evol., 24,757–768.

Gonfloni S. [et al.] (2014) P53 and Sirt.: routes of metabolism and genome stability. Biochem. Pharmacol., 92,149–156.

Gonzalez A. M. [et al.] (2007) Mitochondrial lineage Ml traces an early human backflow to Africa. BMC Genomics, 8, 223.

Goodey C. (1996) Genetic markers for intelligence. Bull. Med. Ethics, 120, 13–16.

Goodfellow S. J. [et al.] (2011) WT1 and its transcriptional cofactor BASP1 redirect the differentiation pathway of an established blood cell line. Biochem. J., 435,113–125.

Gorbunova V. andSeluanov A. (2016) DNA double strand break repair, aging and the chromatin connection. Mutat. Res., 788, 2–6.

Gorbunova V. [et al.] (2014) Comparative genetics of longevity and cance.: insights from long–lived rodents. Nat. Rev. Genet., 15, 531–540.

Goure Ж E [et al.] (2014) Targetingthe proper amyloid–beta neuronal toxin.: a path forward for Alzheimer’s disease immunotherapeutics. Alzheimers Res. Then 6,42. do.: 10.1186/alzrt272.

Govindaraju D. [et al.] (2015) Genetics, lifestyle and longevit.: Lessons from centenarians. Appl. Transl. Genom., 4, 23–32.

Granja A. [et al.] (2017) Therapeutic Potential of Epigallocatechin Gallate Nanodelivery Systems. Biomed. Res. Int., 201. :5813793. do.: 10.1155/2017/5813793.

Gravina B. [et al.] (2005) Radiocarbon dating of interstratified Neanderthal and early modern human occupations at the chatelperronian type–site. Nature, 438, 51–56.

Gray M. Ж (1989) The evolutionary origins of organelles. Trends in Genetics, 5, 294–299.

Green R. E. [et al.] (2006) Analysis of one million base pairs of Neanderthal DNA. Nature, 444, 330–336.

Green R. E. [et al.] (2010) A Draft Sequence of the Neandertal Genome. Science, 328,710–722.

GrimesK. [et al.] (2012) Gettingtothe heart ofthe matte.: age–related changes in diastolic heart function in the longest–lived rodent, the naked mole rat. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci., 67, 384–394.

Gritzner C. [et al.] (2006) The asteroid and comet impact hazar. : risk assessment and mitigation options. Naturwissenschaften, 93, 361–373.

Grotzinger J. P. and Knoll A. FI. (1999) Stromatolites in Precambrian carbonate.: evolutionary mileposts or environmental dipsticks? Annu. Rev. Earth Planet Sci., 27, 313–358.

Guan J. S. [et al.] (2015) The role of epigenetic regulation in learning and memory. Exp. Neurol., 268, 30–36.

Guarente L. (2011) Sirtuins, aging and metabolism. Cold Spring Harb Symp Quant Biol., 76, 81–90.

Guerrero R. F. [et al.] (2009) Wine, resveratrol and healt.: a review. Nat. Prod. Commun., 4, 635–658.

Gupta R. (2001) The branching order and phylogenetic placement of species from completed bacterial genomes, based on conserved indels foung in various proteins. Int. Microbiol., 4,187–202.

GuyF. (2005) Morphological affinities of the Sahelanthropustchadensis (Late Miocene hominid from Chad) cranium. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102,18836— 18841.

Habib A. [et al.] (2017) LISPRO mitigates |3-amyloid and associated pathologies in Alzheimer's mice. Cell Death Dis., 2017, Jun 15; 8(6.: e2880. do.: 10.1038/cddis.2017.279.

HabingH. J. [et al.] (1999) Disappearance of stellar debris disks around main- sequence stars after 400 million years. Nature, 401,456–458.

Hada N. [et al.] (2017) Nose–to–brain transport of imatinib mesylat. : A pharmacokinetic evaluation. Eur. J. Pharm. Sci., 102,46–54.

Haile–Selassie У. (2001) Late Miocene hominids from the Middle Awash, Ethiopia. Nature, 412,178–181.

Haile–Selassie У. [et al.] (2010) New hominid fossils from Woranso–Mille (Central Afar, Ethiopia) and taxonomy of early Australopithecus. Am. J. Phys. Anthropo!., 141,406–417.

Hajek T. and Weiner M. W. (2016) Neuroprotective Effects of Lithium in Human Brain? Food for Thought. Curr. Alzheimer Res., 13, 862–872.

HallL. L. and Lawrence J. B. (2016) RNA as a fundamental component of interphase chromosome.: could repeats prove key? Curr. Opin–Genet. Dev., 37, 137–147.

Hallkoran J. [et al.] (2012) Chronic inhibition of mTOR by rapamycin modulates cognitive and non–cognitive components of behavior throughout lifespan in mice. Neuroscience, 223,102–113.

HameroffS. (2012) How quantum brain biology can rescue conscious free will. Front. Integr. Neurosci., 6, 93.

HameroffS. [et al.] (2002) Conduction pathways in microtubules, biological quantum computation, and consciousness. Biosystems, 64,149–168.

Hammer M. F. [et al.] (2011) Genetic evidence for archaic admixture in Africa. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 108,15123–15128.

HanM. J. [et al.] (2001) Expression patterns of Fgf‑8 during development and limb regeneration of the axolotl. Dev. Dyn., 220,40–48.

Hanczyc M. M. and Szostak J. W. (2004) Replicating vesicles as models of primitive cell growth and division. Curr. Opin. Chem. Biol., 8, 660–664.

Hanczyc M. M. [et al.] (2003) Experimental models of primitive cellular compartment.: encapsulation, growth, and division. Science, 302, 618–622.

Hansen H. H. [et al.] (2016) Long–Term Treatment with Liraglutide, a Glucagon–Like Peptide‑1 (GLP‑1) Receptor Agonist, Has No Effect on |3-Amyloid Plaque Load in Two Transgenic APP/PS1 Mouse Models of Alzheimer's Disease. PLoS One, (7.: e0158205. do.: 10.1371/journal. pone.0158205. eCollection.

Harcourt–Smith Ж E. and Aiello L. C. (2004) Fossils, feet and the evolution of human bipedal locomotion. J. Anat., 204,403–416.

Harley С. B. [et al.] (2011) A natural product telomerase activator as part of a health maintenance program. Rejuvenation Res., 14,45–56.

Harris J. K. [et al.] (2003) The genetic core of the universal ancestor. Genome Res., 13,407–412.

Harrison D. E. [et al.] (2009) Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice. Nature, 460, 392–395.

Hart N. J. [et al.] (2016) Ocular indicators of Alzheimer’.: exploring disease in the retina. Acta NeuropathoL, 132,767–787.

Hartl M. [et al.] (2009) Inhibition of Myc–induced cell transformation by brain acid–soluble protein 1 (BASP1). Proc. Natl Acad. Sci. USA, 106, 5604— 5609.

Hartman H. and Fedorov A. (2002) The origin of the eukariotic cel.: a genomic investigation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99,1420–1425.

Hasegawa M. andHashimoto T. (1999) Phylogenetic position of amitochondriate Protists in the evolution of eucaryotes. Biol. Bull., 196, 389–392.

Hashimoto T. [et al.] (1998) Secondary absence of mitochondria in Giardia lamblia and Trichomonas vaginalis revealed by valil-tRNA synthetase phylogeny. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95, 6860–6865.

Hatami A. [et al.] (2017) Familial Alzheimer’s Disease Mutations within the Amyloid Precursor Protein Alter the Aggregation and Conformation of the Amyloid-|3 Peptide. J. Biol. Chem., 292, 3172–3185.

Hawks J. [et al.] (2007) Recent acceleration of human adaptive evolution. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 20753–20758.

Hawks J. [et al.] (2008) A genetic legacy from archaic Homo. Trends Genet., 24,19–23.

Haworth С. M. [et al.] (2009) Generalist genes and high cognitive abilities. Behav. Genet., 39,437–445.

He G. [et al.] (2010) Gamma–secretase activating protein is a therapeutic target for Alzheimer’s disease. Nature, 467, 95–98.

He Y. (2014) Long noncoding RNA. : Novel insights into hepatocelluar carcinoma. Cancer Lett., 344, 20–27.

Head J. Ж [et al.] (1999) Possible ancient oceans on Mar.: evidence from Mars orbiter laser altimeter data. Science, 286, 2134–2137.

Hedges S. B. [et al.] (2004) A molecular timescale of eukaryote evolution and the rise of complex multicellular life. BMC Evol. Biol., 4, 2.

HennebergM. [et al.] (2014) Evolved developmental homeostasis disturbed in LB1 from Flores, Indonesia, denotes Down syndrome and not diagnostic traits of the invalid species Homo floresiensis. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A, 111, 11967— 11972.

Herissone–Kelly P. (2012). Wrongs, preferences, and the selection of childre.: a critique of Rebecca Bennett’s argument against the principle of procreative beneficence. Bioethics, 26,447–454.

Herrmann E. (2010) The structure of individual differences in the cognitive abilities of children and chimpanzees. Psychol. Sci., 21,102–110.

Herrmann E. [et al.] (2007) Humans have evolved specialized skills of social cognitio.: the cultural intelligence hypothesis. Science, 317,1360–1366.

Hershkovitz L [et al.] (2007) Comparative skeletal features between Homo floresiensis and patients with primary growth hormone insensitivity (Laron syndrome). Am. J. Phys. Anthropo!., 134,198–208.

Hershkovitz I. [et al.] (2011) Middle Pleistocene dental remains from Qesem Cave (Israel). Am J Phys Anthropo!., 144, 575–592.

Hessler A. M. [et al.] (2004) A lower limit for atmospheric carbon dioxide levels 3.2 billion years ago. Nature, 428,736–738.

Hill R. S. and Walsh C. A. (2005) Molecular insights into human brain evolution. Nature, 437, 64–67.

Hirvonen K. [et al.] (2017) SIRT6 polymorphism rsll7385980 is associated with longevity and healthy aging in Finnish men. BMC Med. Genet., 18,41. do.: 10.1186/sl2881–017–0401-z.

Hitz T. H. and Luisi P. L. (2004) Spontaneous onset of homochirality in oligopeptide chains generated in the polymerization of N-carboxyanhydride amino acids in water. Orig. Life Evol. Biosph., 34, 93–110.

Ho L. (2009) Heterogeneity in red wine polyphenolic contents differentially influences Alzheimer’s disease–type neuropathology and cognitive deterioration. J. Alzheimers Dis., 16, 59–72.

Hoehler T. M. (2005) Biogeochemistry of dihydrogen (H2). Met. Ions Biol. Syst., 43, 9–48.

HoenigsbergH (2003) Evolution without speciation but with selectio.: LUCA, the Last Universal Common Ancestor in Gilbert’s RNA world. Genet. Mol. Res., 2, 366–375.

Hoffman P. F. [et al.] (1998) A neoproterozoic snowball Earth. Science, 281, 1342–1346.

Hofman M. A. (2012) Design principlesof the human brai.: an evolutionary perspective. Prog. Brain. Res., 195, 373–390. Symp., 178. 22–31; Discussion 31–43.

Hofmann A. and Bolhar R. (2007) Carbonaceous cherts in the Barberton greenstone belt and their significance for the study of early life in the Archean record. Astrobiology, 7, 355–388.

Holahan M. R. [et al.] (2007) GAP‑43 gene expression regulates information storage. Learning & Memory, 14,407–415.

Holahan M. R. [et al.] (2010) Ectopic growth of hippocampal mossy fibers in a mutated GAP‑43 transgenic mouse with impaired spatial memory retention. Hippocampus, 20, 58–64.

Holden C. (2001) Paleoanthropology. Oldest human DNA reveals Aussie oddity. Science, 291, 230–231.

Holland H. D. (1997) Evidence for life on Earth more than 3850 million years ago. Science, 275, 38–39.

Hollrigl A. (2001) High–throughput site–directed mutagenesis in ES cells. Biochem. Biophys. Res. Commun., 289, 329–336.

Holm S. R. and Bennett R. (2014) The proper scope of the principle of procreative beneficence revisited. Monash Bioeth Rev., 32, 22–32.

Holscher C. (2014) Drugs developed for treatment of diabetes show protective effects in Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Sheng Li Xue Bao, 66,497–510.

Honig L. S. [et al.] (2015) Heritability of telomere length in a study of long–lived families. Neurobiol. Aging, 36, 2785–2790.

Horiike T. (2002) Origin of eukaryotic cell nuclei by symbiosis of Archaea in Bacteria supported by the newly clarified origin of functional genes. Genes Genet. Syst., 77, 369–376.

Horiike T. [et al.] (2004) The origin of eukaryotes is suggested as the symbiosis of Pyrococcus into g-proteobacteria by phylogenic tree based on gene content. J. Mol. Evol., 59, 606–619.

HouX. [et al.] (2016) Resveratrol serves as a protein–substrate interaction stabilizer in human SIRT1 activation. Sci Rep. 2016 Nov 30; . :38186. do. : 10.1038/srep38186.

Hou У. [et al.] (2017) Genome instability in Alzheimer disease. Meeh. Ageing. Dev., 161 (Pt A), 83–94.

Howard J. M. (2002) «Mitochondrial Eve», «Y Chromosome Adam», testosterone, and human evolution. Riv. Biol., 95, 319–325.

Howells L. M. [et al.] (2011) Phase I randomized, double–blind pilot study of micronized resveratrol (SRT501) in patients with hepatic metastases — safety, pharmacokinetics, and pharmacodynamics. Cancer Prev. Res. (Phila), 4,1419— 1425.

Hoyle E, Wickramasinghe C. (1977) Prebiotic molecules and interstellar grain clumps. Nature, 266, 241–243.

Hoyle E, Wickramasinghe C. (1981) Where microbes boldly went. New Scientist, 13,412–415.

HuD. X. [et al.] (2016) Roles of SIRT3 in heart failur.: from bench to bedside. J. Zhejiang Univ. Sci. B, 17, 821–830.

Huang W. [et al.] (1995) Early Homo and associated artefacts from Asia. Nature, 378, 275–278.

Huang W. [et al.] (2017) Sirtl overexpression protects murine osteoblasts against TNF–a–induced injury in vitro by suppressing the NF-кВ signaling pathway. Life Sci., 170,100–107.

Huang Y. A. [et al.] (2017) ApoE2, АроЕЗ, and ApoE4 differentially stimulate APP transcription and A|3 secretion. Cell, 168,427–441.

Huber C. and Wachtershauser G. (1998) Peptides by activation of amino acids with CO on (Ni, Fe) S surface.: implications f or the origin of life. Science, 281, 670–672.

Huber C. and Wachtershauser G. (2006). alpha-Hydroxy and alpha–amino acids under possible Hadean, volcanic origin–of–life conditions. Science, 314,630–632.

HubnerK. [et al.] (1994) Cosmic dosimetry using TLD abroad spacecraft of the «Cosmos» series. Acta Astronaut., 32,731–734.

Hudjashov G. [et al.] (2007) Revealing the prehistoric settlement of Australia by Y chromosome and mtDNA analysis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 8726— 8730.

Huey R. В. and Ward P. D. (2005) Hypoxia, global warming, and terrestrial late Permian extinctions. Science, 308, 398–401.

Hutchison C. A. 3rd [et al.] (1978) Mutagenesis at a specific position in a DNA sequence. J. Biol. Chem., 253, 6551–6560.

HybertsonB. M. [et al.] (2011). Oxidative stress in health and diseas.: the therapeutic potential of Nrf2 activation. Mol. Aspects Med., 32, 234–246.

Hyde Ж T. [et al.] (2000) Neoproterozoic «snowball Earth» simulations with a coupled climate/ice–sheet model. Nature, 405,425–429.

Hyodo M. [et al.] (2002) Paleomagnetic dates of hominid remains from Yuanmou, China, and other Asian sites. J. Hum. Evol., 43, 27–41.

Ibarra E J. [et al.] (2001) Coupled transcription and translation within nuclei of mammalian cells. Science, 293,1139–1142.

Ide K. [et al.] (2014) Green tea consumption affects cognitive dysfunction in the elderl.: a pilot study. Nutrients, 6,4032–4042.

Iljina M. [et al.] (2016) Quantitative analysis of co–oligomer formation by amyloid–beta peptide isoforms. Sci Rep., 27,. :28658. do.: 10.1038/srep28658.

Imai S. (2007) Is Sirtl a miracle bullet for longevity? Aging Cell, 6,735–737.

Indriati E. and Swisher С. C. (2011), The age of the 20 meter Solo River terrace, Java, Indonesia and the survival of Homo erectus in Asia. PLoS One.; 6(6.: e21562.

Ingman M. and Gyllensten U. (2003) Mitochondrial genome variation and evolutionary history of Australian and New Guinean aborigines. Genome Res., 13,1600–1606.

Irvine Ж M. (1998) Extraterrestrial organic matte.: a review. Orig. Life Evol. Biosph., 28, 365–383.

Isaev N. K. [et al.] (2016) Neuroprotective properties of mitochondria–targeted antioxidants ofthe SkQ-type. Rev. Neurosci., 27, 849–855.

IwabeN. [et al.] (1989) Evolutionary relationship of archaebacteria, eubacteria and eucaryotes inferred from phylogenetic trees of duplicated genes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 9355–9359.

Iwasaki Y. Ж [et al.] (2015) PIWI–Interacting RN. : Its Biogenesis and Functions. Annu. Rev. Biochem., 84,405–433.

Jackson D. A. (2005) The amazing complexity of transcription factories. Briefings Funct. Genomic Proteomic, 4,143–157.

Jager K. and Walter M. (2016) Therapeutic Targeting of Telomerase. Genes (Basel); 7(7). pi.: E39. do.: 10.3390/genes7070039.

Jaime L. [et al.] (2015) Extraction of functional ingredients from spinach (Spinacia oleracea L.) using liquid solvent and supercritical CO extraction. J. Sci. Food Agric., 95,722–729.

Jang S. Y. (2017) Clinical significance of IncRNA-ATB expression in human hepatocellular carcinoma. Oncotarget, 8.78588–78597.

Jarome T. J. [et al.] (2014) The epigenetic basis of memory formation and storage. Prog. Mol. Biol. Transl. Sci., 128,1–27.

Jeppsson F. (2012) Discovery of AZD3839, a potent and selective BACE1 inhibitor clinical candidate for the treatment of Alzheimer disease. J. Biol. Chem., 287,41245–41257.

J? sko H. and Strosznajder R. P. (2016) Sirtuins and their interactions with transcription factors and poly (ADP-ribose) polymerases. Folia NeuropathoL, 54, 212–233.

Jesko H. [et al.] (2017) Sirtuins and Their Roles in Brain Aging and Neurodegenerative Disorders. Neurochem Res., 42, 876–890.

JiangN. [et al.] (2013) Dietary and genetic effects on age–related loss of gene silencing reveal epigenetic plasticity of chromatin repression during aging. Aging (Albany NY), 5, 813–824.

Jiraungkoorskul Ж (2016) Review of Neuro–nutrition Used as Anti–Alzheimer Plant, Spinach, Spinacia oleracea. Pharmacogn Rev., 10,105–108.

Jorde L. B. [et al.] (1997) Microsatellite diversity and the demographichistor yofmodernhumans. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 3100–3103.

Josselyn S. A. and Nguyen P. V. (2005) CREB, synapses and memory disorder.: past progress and future challenges. Curr. Drug Targets CNS Neurol. Disord., 4, 481–497.

Joyce G. F. (1989) RNA evolution and the origins of life. Nature, 338, 217— 224.

Joyce G. F. and Schwartz А. Ж [et al.] (1987) The case for anancestral genetic system involving simple analogues ofthe nucleotides. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 4398–4402.

Kaeberlein M. [et al.] (2005) Substrate–specific activation of sirtuins by resveratrol. J. Biol. Chem., 280,17038–17045.

Kahn I. (2004) Functional — neuroanatoic correlates of recollection. J. Neurosci., 24,4172–4181.

Kaiho K. [et al.]. (2016) Global climate change driven by soot at the K-Pg boundary as the cause of the mass extinction. Sci. Rep., 6, 28427.

Kakoti В. B. [et al.] (2015) Resveratrol and Omega‑3 Fatty Aci. : Its Implications in Cardiovascular Diseases. Front. Cardiovasc. Med., 11,. :38. do.: 10.3389/fcvm.2015.00038.

Kanfi Y. [et al.] (2008) Regulation of SIRT1 protein levels by nutrient availability. FEBS Lett., 582, 2417–2423.

Kanjl Y. [et al.] (2012) The sirtuin SIRT6 regulates lifespan inmale mice. Nature, 483, 218–221.

Kanti P. [et al.] (2011) Author information Wormholes in dilatonic Einstein- Gauss–Bonnet theory. Phys Rev Lett., 107(27), 271101.

Karl T. [et al.] (2016) The therapeutic potential of the phytocannabinoid cannabidiol for Alzheimer’s disease. Behav Pharmacol. 2016. Jul 28; Epub 2016. Jul 28. do.: 10.1097/FBP.0000000000000247.

KastanenkaK V. [et al.] (2016) Immunotherapy with Aducanumab Restores Calcium Homeostasis in Tg2576 Mice. J. Neurosci., 36,12549–12558.

KastingJ. and Ackerman T. P. (1986) Climatic consequences of very high carbon dioxide levels in the Earth early atmosphere. Science, 234,1383–1385.

KastingJ. and Ono S. (2006) Paleoclimate.: the first two billion years. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci., 361, 917–929.

Ke Y. [et al.] (2001) African origin of modern humans in East Asi.: a tale of 12,000 Y chromosomes. Science, 292,1151 – 1153.

Keane M. [et al.] (2014) The Naked Mole Rat Genome Resourc.: facilitating analyses of cancer and longevity–related adaptations. Bioinformatics, 30,3558— 3560.

Keane M. [et al.] (2015) Insights into the Evolution of Longevity from the Bowhead Whale Genome. Cell Rep., 10,112–122.

Kehrer–Sawatzki H. and Cooper D. N. (2007) Understanding the recent evolution of the human genom. : insights from human–chimpanzee genome comparisons. Hum. Mutat., 28, 99–130.

Keller G. [et al.] (2004) Chicxulub impact predates the K-T boundary mass extinction. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 101, 3753–3758.

Keller G. [et al.] (2010) Cretaceous extinction.: evidence overlooked. Science, 328, 974–975.

Keller M. [et al.] (1994) Formation of amide bonds without a condensation agent and implications for origin of life. Nature, 368, 836–838.

Kelley J. L. and Swanson W. J. (2008) Positive selection in the human genom.: from genome scans to biological significance. Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 9,143–160.

Kemp T. S. (2006) The origin and early radiation of the therapsid mammallike reptile.: a palaeobiological hypothesis. J. Evol. Biol., 19,1231 – 1247.

Kennedy В. K. and Lamming D. W. (2016) The Mechanistic Target of Rapamyci.: The Grand ConducTOR of Metabolism and Aging. Cell Metab., 23, 990–1003.

Kennedy M. E. [et al.] (2016) TheBACEl inhibitor verubecestat (MK‑8931) reduces CNS |3-amyloid in animal models and in Alzheimer's disease patients. Sci. Transl. Med., 2016, 8(363. :363ral50.

Kerr J. S. [et al.] (2017) Mitophagy and Alzheimer’s Diseas.: Cellular and Molecular Mechanisms. Trends Neurosci., 40,151–166.

Kerr R. A. (1980) Origin of lif. : new ingradients suggested. Science, 210, 42–43.

KerrR. A. (1990) Commotion over Caribbean impacts. Science, 250,1081.

Kerr R. A. (1998) Requiem for life on Mars? Support for microbes fades. Science, 282,1398–1400.

KerrR. A. (2002) No «Darkness at Noon» to do in the dinosaurs? Science 295,1445–1446.

Kidder J. H. and Durband A. C. (2004) A re–evaluation of the metric diversity within Homo erectus. J. Hum. Evol., 46, 299–315.

Kilic Eren M. [et al.] (2015) Resveratrol Induced Premature Senescence Is Associated with DNA Damage Mediated SIRT1 and SIRT2 Down–Regulation. PLoS One. 2015 Apr 29;10(4.: e0124837. do.: 10.1371/journal. pone.0124837.

Kim E. B. [et al.] (2011) Genome sequencing reveals insights into physiology and longevity of the naked mole rat. Nature, 479, 223–227.

Kim H. S. [et al.] (2014) New insights into the mechanisms of polyphenols beyond antioxidant properties; lessons from the green tea polyphenol, epigallocatechin 3-gallate. Redox Biol., 2,187–195.

Kim V. N. (2006) Small RNAs just got bigge. : Piwi–inter- acting RNAs (piRNAs) in mammalian testes. Genes Dev., 20,1993–1997.

Kimbel IV. H. [et al.] (2014) Ardipithecus ramidus and the evolution of the human cranial. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 111, 948–953.

Kimura R. [et al.] (2007) A practical genome scan for population–specific strong selective sweeps that have reached fixation. PLoS ONE, 2,1–10.

King M. C. and Wilson A. C. (1975) Evolution at two levels in humans and chimpanzees. Science, 188,107–116.

Kingston J. D. [et al.] (2007) Astronomically forced climate change in the Kenyan Rift Valley 2.7–2.55 M.: implications for the evolution of early hominin ecosystems. J. Hum. Evol., 53,487–503.

Kitada M. (2016) The protective role of Sirtl in vascular tissu.: its relationship to vascular aging and atherosclerosis Aging (Albany NY), 8, 2290–2307.

Khan S. S. (2017) A null mutation in SERPINE1 protects against biological aging in humans. Sci. Adv., 3, eaaol617. do.: 10.1126/sciadv.aaol617.

Kleindorp R. [et al.] (2011) Candidate gene study of FOXO1, FOXO4 and FOXO6 reveals no association with human longevity in Germans. Aging Cell, 10, 622–628.

Klementiev B. (2007) A neural cell adhesion molecule–derived peptide reduces neuropathological signs and cognitive impairment induced by Abeta 25–35. Neuroscience, 145, 209–224.

Klishadi M. S. [et al.] (2015) Losartan protects the heart against ischemia reperfusion injur.: sirtuin3 involvement. J. Pharm. Pharm. Sci., 18,112–123.

Knie К [et al.] (2004) 60Fe anomaly in a deep–sea manganese crust and implications for a nearby supernova source. Phys. Rev. Lett., 93,171103.

Knoll A. H. and Walter M. R. (1992) Latest Proterozoic stratigraphy and Earth history. Nature, 356, 673–678.

Koch C. and Hepp К (2006). Quantum mechanics in the brain. Nature, 440, 611–612.

Koga Y. [et al.] (1998) Archael and bacterial cells arise independently from noncellular precursors? J. Mol. Evol., 46, 54–63.

Kogoma T. (1996) Recombination by replication. Cell, 85, 625–627.

Kondo Y.(2017) Long non–coding RNAs as an epigenetic regulator in human cancers. Cancer Sci., 108,1927–1933.

Konishi Y. [et al.] (2004) Cdhl-APC controls axonal growth and pattering in the mammalian brain. Science, 303,1026–1030.

Kopp R. E. [et al.] (2005) The Paleoproterozoic snowball Eart. : a climate disaster triggered by the evolution of oxygenic photosynthesis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102,11131–11136.

KorenagaJ. (2012). Plate tectonics and planetary habitabilit.: current status and future challenges. Ann N Y Acad Sci., 1260, 87–94.

Kornberg A. (2000) Ten commandment. : lessons from the enzymology of DNA replication. J. Bacterio!., 182, 3613–368.

KosikK S. (2006) The neuronal microRNA system. Nat. Rev. Neurosci., 7, 911–920.

Кои X. and Chen N. (2017) Resveratrol as a Natural Autophagy Regulator for Prevention and Treatment of Alzheimer’s Disease. Nutrients, 9, pi.: E927. do.: 10.3390/nu9090927.

Kouprina N. [et al.] (2004) Accelerated evolution of the ASPM gene controlling brain size begins prior to human brain expansion. PLoS Biol., 2, E126.

Kramer A. (1991) Modern human origins in Australasi. : replacement or evolution? Am. J. Phys. Anthropo!., 86,455–473.

Krause J. [et al.] (2007 a) Neanderthals in central Asia and Siberia. Nature, 449, 902–904.

KrauseJ. [et al.] (2007 b) The derived FOXP2 variant of modern humans was shared with Neandertals. Curr. Biol., 17,1908–1912.

Krause J. [et al.] (2010) The complete mitochondrial DNA genome of an unknown hominin from southern Siberia. Nature, 464, 894–897.

Krichevsky A. M. [et al.] (2006) Specifi microRNAs modulate embryonic stem cell–derived neurogenesis Stem. Cells, 24, 857–864.

Krichevsky S. J. [et al.] (2010) A genome–wide association study identifies multiple loci associated with mathematics ability and disability. Genes Brain Behav., 9, 234–247.

Krings M. [et al.] (1997) Neandertal DNA sequences and the origin of modern humans. Cell, 90,19–30.

Kropotova E. S. and Mosevitsky M. I. (2016) A Group of Weakly Bound to Neurons Extracellular Metallopeptidases (NEMPs). Neurochem. Res., 41,2666— 2674.

Kulaev I. S. (1979) The biochemistry of inorganic polyphosphates. New York, Wiley.

Kulkarni S. S. and Canto C. (2015). The molecular targets of resveratrol. Biochim. Biophys. Acta, 1852,1114–1123.

Kumar A. [et al.] (2016) Current and novel therapeutic molecules and targets in Alzheimer’s disease. J. Formos Med. Assoc., 115, 3–10.

Kumar S. and Hedges S. B. (1998) A molecular timescale for vertebrate evolution. Nature, 392, 917–920.

KumarS. and Lombard D. B. (2016) Finding Ponce de Leon’s Pil.: Challenges in Screening for Anti–Aging Molecules. FlOOORes., 5. pi.: F1000 Faculty Rev‑406.

Kumari P. andSampath K. (2015) cncRNA.: Bi–functional RNAs with protein coding and non–coding functions. Semin Cell Dev. Biol. 47–48,40–51.

Kumazoe M. (2017a) Green Tea Polyphenol Epigallocatechin‑3-gallate Suppresses Toll–like Receptor 4 Expression via Up–regulation of E3 Ubiquitin- protein Ligase RNF216. J. Biol. Chem., 292,4077–4088.

Kumazoe M. [et al.] (2017b) Green Tea Polyphenol EGCG Upregulates Tollip Expression by Suppressing Elf‑1 Expression.}. Immunol., Sep 27. pi.: jil601822. do.: 10.4049/jimmunol.l601822.

KunikT. [et al.] (2001) Genetic transformation of HeLa cells by Agrobacterium. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 98,1871–1876.

Kunimatsu Y. [et al.] (2007). A new Late Miocene great ape from Kenya and its implications for the origins of African great apes and humans. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104,19220–19225.

Kurinna S. [et al.] (2010) Direct activation of forkhead box 03 by tumor suppressors p53 and p73 is disrupted during liver regeneration in mice. Hepatology, 52,1023–1032.

Kuriyama S. [et al.] (2006a) Green tea consumption and cognitive functio.: a cross–sectional study from the Tsurugaya Project 1. Am. J. Clin Nutr., 83,355–361.

Kuriyama S. [et al.] (2006b) Green tea consumption and mortality due to cardiovascular disease, cancer, and all causes in Japa.: the Ohsaki study. JAMA, 296,1255–1265.

Kurokawa R. (2011) Long noncoding RNA as a regulator for transcription. Prog. Mol. Subcell. Biol., 51, 29–41.

Kuruva C. S. and Reddy P. H. (2017) Amyloid beta modulators and neuroprotection in Alzheimer’s diseas.: a critical appraisal. Drug Discov. Today, 22, 223–233.

Kurylowicz A. (2016) In Search of New Therapeutic Targets in Obesity Treatmen.: Sirtuins. Int. J. Mol. Sci., 17(4). pi.: E572. do.: 10.3390/ijmsl7040572.

Kwon Y. (2017) Luteolin as a potential preventive and therapeutic candidate for Alzheimer’s disease. Exp Gerontol., 95, 39–43.

Lagunas–Rangel F. A. and Chavez–Valencia V. [et al.] (2017) Learning of natur.: The curious case of the naked mole rat. Meeh. Ageing, 164,76–81.

LahrM. M. and Foley R. (2004) Human evolution writ small. Nature, 431, 1043–1044.

Lahr M. M. and Foley R. A. (1998) Towards a theory of modern human origin.: geography, demography, and diversity in recent human evolution. Am. J. Phys. Anthropo!., Suppl. 27,137–176.

Lake J. A. (1986) Evolution mapped with three–dimentional ribosome structure. Chemica Scripta, 26 B, 121 – 126.

Lake J. A. [et al.] (1990) Archaebacterial or eocyte tree? Na- ture, 343,418— 419.

LammerH. [et al.] (2007) Coronal mass ejection (CME) activity of low mass M stars as an important factor for the habitability of terrestrial exoplanets. II. CME-induced ion pick up of Earth–like exoplanets in close–in habitable zones. Astrobiology, 7,185–207.

Lancaster C. [et al.] (2016) The APOE parado. : do attentional control differences in mid–adulthood reflect risk of late–life cognitive decline. Neurobiol. Aging, 48,114–121.

Landis–Piwowar К R. [et al.] (2007) A novel prodrug of the green tea polyphenol (-) — epigallocatechin‑3-gallate as a potential anticancer agent. Cancer Res., 67,4303–4310.

Lao O. [et al.] (2007) Signatures of positive selection in genes associated with human skin pigmentation as revealed from analyses of single nucleotide polymorphisms. Ann. Hum. Genet., 71, 354–369.

Larson S. G. [et al.] (2007) Homo floresiensis and the evolution of the hominin shoulder. J. Hum. Evol, 53,718–731.

Lazcano A. and Miller S. L. (1996) The origin and early evolution of lif. : prebiotic chemistry, the pre-RNA world, and time. Cell, 85,793–798.

Leblanc F. [et al.] (2009) Mars environment and magnetic orbiter scientific and measurement objectives. Astrobiology, 9,71–89.

LecumberriE. [et al.] (2013) Green tea polyphenol epigallocatechin‑3-gallate (EGCG) as adjuvant in cancer therapy. Clin Nutr., 32, 894–903.

Lee D. H. [et al.] (1996) A self–replicating peptide. Nature, 382, 525–528.

Lee J. IV. [et al.] (2009) Green tea (-) — epigallocatechin‑3-gallate inhibits beta–amyloid–induced cognitive dysfunction through modification of secretase activity via inhibition of ERK and NF-kappaB pathways in mice. J. Nutr., 139, 1987–1993.

Lee К. H. [et al.], (2006) Neural correlates of superior intelligenc.: stronger recruitment of posterior parietal cortex. Neuroimage, 29, 578–586.

Lee M. S. (1999) Molecular clock calibrations and metazoan divergence dates. J. Mol. Evol., 49, 385–391.

LeeS. J. [et al.] (2017) Towards an understanding of amyloid-|3 oligomer. : characterization, toxicity mechanisms, and inhibitors. Chem. Soc. Rev., 46,310–323.

Lee У. C. (2015) The Role of piRNA‑Mediated Epigenetic Silencing in the Population Dynamics of Transposable Elements in Drosophila melanogaster. PLoS Genet., 11(6.: el005269.

Lehman N. (2003) A case for the extreme antiquity of Recombination.}. Mol. Evol, 56, 770–777.

Leigh S. R. (1992) Cranial capacity evolution in Homo erectus and early Homo sapiens. Am. J. Phys. Anthropol, 87,1 – 13.

Leipe D. D. [et al.] (1999) Did DNA replication evolve twice independently? Nucl. Acids Res., 27, 3389–3401.

Leipe D. D. [et al.] (2000) The bacterial replicative helicase DnaB evolved from a RecA duplication. Genome Res., 10, 5–16.

Leman L. [et al.] (2004) Carbonyl sulfide–mediated prebiotic formation of peptides. Science, 306, 283–286.

Lenhoff H. M. [et al.] (1997) Williams syndrome and the brain. Sci. Amer., 277, 68–73.

LenneyJ. F. [et al.] (1985) Characterization of human tissue carnosinase. Biochem. J., 228, 653–660.

Levine M. and Tijian R. (2003) Transcription regulation and animal diversity. Nature, 424,147–151.

Lewis K. N. [et al.] (2012) Stress resistance in the naked mole–ra.: the bare essentials — a mini–review. Gerontology, 58,453–462.

Lewis K. N. [et al.] (2013) The naked mole–rat response to oxidative stres.: just deal with it. Antioxid Redox. Signal., 19,1388–1399.

Lewis K. N. [et al.] (2015) Regulation of Nrf2 signaling and longevity in naturally long–lived rodents. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 112, 3722–3727.

Lewis K. N. [et al.] (2016) Unraveling the messag.: insights into comparative genomics of the naked mole–rat. Mamm. Genome, 27, 259–278. Sykiotis GP, Bohmann D.

Li J. (2017) Long noncoding RNA CCAT2 promotes proliferation and metastasis in non–small cell lung cancer through the Wnt pathway. Int J. Clin Exp Pathol 2017; 10(7. :7983–7990.

Li T. and Nicolaou К. C. (1994) Chemical self–replication of palindromic duplex DNA. Nature, 369, 218–221.

Li IV. FL and Saunders M. A. (2005) The chimpanzee and us. Nature, 437, 50–51.

Li Y. and Tollefsbol T. 0. (2016) Age–related epigenetic drift and phenotypic plasticity los. : implications in prevention of age–related human diseases. Epigenomics, 8,1637–1651.

Li Y. [et al.] (2009) Genetic association of FOXO1A and FOXO3A with longevity trait in Han Chinese populations. Hum. Mol. Genet., 18,4897–4904.

Li Y. [et al.] (2015) Neprilysin gene transfe. : A promising therapeutic approach for Alzheimer’s disease. J. Neurosci. Res., 93,1325–1329.

Li Y. [et al.] (2017) Simultaneous quantitation of the BACE1 inhibitor AZD3293 and its metabolite AZ13569724 in human matrices by EC–MS/MS. Bioanalysis, 9, 813–826.

LiangS. [et al.] (2010) Resistance to experimental tumorigenesis in cells of a long–lived mammal, the naked mole–rat (Heterocephalus glaber). Aging Cell, 9, 626–635.

Lieberman D. E. [et al.] (2002) The evolution and development of cranial form in Homo sapiens. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99,1134–1139.

Lillycrop K. A. [et al.] (2014) DNA methylation, ageing and the influence of early life nutrition. Proc. Nutr. Soc., 73,413–421.

Lim S. Y. [et al.] (2016) Nutritional Factors Affecting Mental Health. Clin. Nutr. Res., 5,143–152.

Lin S. C. and van Keken P. E. (2005) Multiple volcanic episodes of flood basalts caused by thermochemical mantle plumes. Nature, 436, 250–252.

Lippi G. [et al.] (2010) Moderate red wine consumption and cardiovascular disease ris.: beyond the «French paradox».Semin Thromb. Hemost., 36,59–70.

LissauerJ. J. (1999) Three planets for Upsilon Andromedae. Nature, 368, 659–660.

Liu IV. [et al.] (2005) Middle Pleistocene human cranium from Tangshan (Nanjing), Southeast Chin.: a new reconstruction and comparison with Homo erectus from Eurasia and Africa. Am. J. Phys. Anthropol, 127, 253–262.

LiuX. [et al.] (2017) Association between tea consumption and risk of cognitive disorder. : A dose–response meta–analysis of observational studies. Oncotarget, 8,43306–43321.

LiuY. [et al.] (2013) Downregulation of caveolin‑1 contributes to the synaptic plasticity deficit in the hippocampus of aged rats. Neural Regen. Res., 8, 2725— 2733.

Liu Y. [et al.] (2015) Over–expression of IncRNA DANCR is associated with advanced tumor progression and poor prognosis in patients with colorectal cancer. Int. J. Clin. Exp. Pathol., 8,11480–11484.

Llorca J. (2004) Organic matter in meteorites. Int. Microbiol., 7, 239–248.

Elwood A. C. [et al.] (2006) Stromatolite reef from the Early Archaean era of Australia. Nature, 441,714–718.

Locke D. P. [et al.] (2003) Large–scale variation among human and great ape genomes determined by array comparative genomic hybridization. Genome Res., 13, 347–357.

Lohse P. A. and Szostak J. (1996) Ribozime–catalised amino acid trasfer reactions. Nature, 381,442–444.

Longo V. D. (2009) Linking sirtuins, IGF‑I signaling, and starvation. Exp, Gerontol., 44,70–74.

Lopez–Lluch G. and Navas P. (2016) Calorie restriction as an intervention in ageing. J. Physiol., 594, 2043–2060.

LordkipanidzeD. (2007) Postcranial evidence from early Homo from Dmanisi, Georgia. Nature, 449, 305–310.

Lordkipanidze D. [et al.] (2006) A fourth hominin skull from Dmanisi, Georgia. Anat. Rec. A Discov. Mol. Cell. Evol. Biol., 288,1146–1157.

Lovejoy С. O. [et al.] (2009) The great divide.: Ardipithecus ramidus reveals the postcrania of our last common ancestors with African apes. Science, 326, 100–106.

Lowe D. R. (1994) Abiological origin of described stromatolites older than 3.2 Ga. Geology, 22, 387–390.

Lowe D. R. [et al.], (2003) Spherule beds 3.47–3.24 billion years old in the Barberton Greenstone Belt, South Afric.: a record of large meteorite impacts and influence on early crustal and biological evolution. Astrobiology, 3,7–48.

Lu E. T. and Love S. G. (2005) Gravitational tractor for towing asteroids. Nature, 438,177–178.

LuM. C. [et al.] (2016) The Keapl–Nrf2-ARE Pathway As a Potential Preventive and Therapeutic Targe.: An Update. Med Res Rev., 36, 924–963.

Lu У. and Liu J. (2006) Functional DNA nanotechnolog. : emerging applications of DNAzymes and aptamers. Curr. Opin. Biotechnol. 17, 580–588.

Luan IV. (2017) Long non–coding RNA HOTAIR acts as a competing endogenous RNA to promote malignant melanoma progression by sponging miR‑152–3p. Oncotarget, 8, 85401–85414.

Lubinski D. [et al.], (2001). Top 1 in 10,00. : a 10-year followup of the profoundly gifted. J Appl Psychol., 86,718–729.

Luisi P. L. [et al.] (2006) Approaches to semi–synthetic minimal cell.: a review. Naturwissenschaften, 93,1–13.

Luizi P. L. [et al.] (2004) A possible route to prebiotic vesicle reproduction. Artif. Life, 10, 297–308.

Luther A. [et al.] (1998) Surface–promoted replication and exponential amplification of DNA analogues. Nature, 396, 245–248.

Lyson T. R. [et al.] (2011) Dinosaur extinctio. : closing the ‘3 m gap’. Biol Lett., 7, 925–928.

Ma F. (2016) Folic acid supplementation improves cognitive function by reducingthe levels of peripheral inflammatory cytokines in elderly Chinese subjects with MCI. Sci. Rep., 37486. do.: 10.1038/srep37486.

Ma S. L. [et al.] (2008) Association between HLA-A alleles and Alzheimer’s disease in a southern Chinese community. Dement Geriatr Cogn Disord., 26, 391–397.

MaagJ. L. (2015) Dynamic expression of long noncoding RNAs and repeat elements in synaptic plasticity. Front Neurosci. 9, 351. do. : 10.3389/ fnins.2015.00351.

Macaulay V. [et al.] (2005) Single, rapid coastal settlement of Asia revealed by analysis of complete mitochondrial genomes. Science, 308,1034–1036.

Macgregor R. J. (2006) Quantum mechanics and brain uncertainty.}. Integr. Neurosci., 5, 373–380.

MacRae S. L. [et al.] (2015) DNA repair in species with extreme lifespan differences. Abstract Aging (Albany NY), 7,1171 – 1184.

Maher K. A. andStevenson D. J. (1988) Impact frustration ofthe origin of life. Nature, 331, 612–614.

Maiese K. (2016) Forkhead transcription factor. : new considerations for alzheimer’s disease and dementia. J. Transl. Sci., 2, 241–247.

Maiese K. [et al.] (2009) A fork in the pat.: Developing therapeutic inroads with FoxO proteins. Oxid. Med. Cell Longev., 2,119–129.

Maloney J. A. [et al.] (2014) Molecular mechanisms of Alzheimer disease protection by the A673T allele of amyloid precursor protein. J. Biol. Chem., 289, 30090–30100.

Mandalari G. [et al.] (2017) Effectiveness of Citrus Fruits on Helicobacter pylori. Evid. Based Complement Alternat. Med., 201. :8379262. do. : 10.1155/2017/8379262.

ManiloffJ. [et al.] (1997) Nannobacteri.: size limits and evidence. Science, 276,1776–1777.

Marchese F. P. (2017) The multidimensional mechanisms of long noncoding RNAfunctionGenome Biol. 2017 Oct 31;18(1. :206. do.: 10.1186/sl3059–017- 1348–2.

Marco–ContellesJ. [et al.] (2016) ASS234, As a New Multi–Target Directed Propargylamine for Alzheimer’s Disease Therapy. Front Neurosci. 2016. Jun 28; 1. :294. do.: 10.3389/fnins.2016.00294.

Margulis L. [et al.] (2000) The chimeric eukaryot.: origin ofthe nucleus from the karyomastigont in amitochondriate protists. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 6954–6959.

Mariman E. C. [et al.] (1982) Adenoviral heterogeneous nuclear RNA is associated with the host nuclear matrix during splicing. J. Mol. Biol., 154,103— 119.

Markus E. J. and Petit T. L. (1989) Synaptic structural plasticit. : role of synaptic shape. Synapse, 3,1–11.

Marrone D. F. and Petit T. L. (2002) The role of synaptic morphology in neural plasticit.: structural interactions underlying synaptic power. Brain Res. Rev., 38, 291–308.

Martin N. W. [et al.] (2009) Genetic covariation between the Author Recognition Test and reading and verbal abilitie. : what can we learn from the analysis of high performance? Behav Genet., 39,417–426.

Martin R. D. [et al.] (2006) Flores homini. : new species or microcephalic dwarf? Anat. Rec. A. Discov. Mol. Cell. Evol. Biol., 288,1123–1145.

Martin R. D. [et al.] (2007) Primate origin. : implications of a cretaceous ancestry. Folia Primatol (Basel), 78, 277–296.

Martin IV. (2005) Archaebacteria (Archaea) and the origin of the eukaryotic nucleus. Curr. Opin. Microbiol., 6, 630–637.

Martin IV. and Koonin V. (2006) Introns and the origin of nucleus–cytosol compartmentalization. Nature, 440,41–45.

Martin IV. and Muller M. (1998) The hydrogenosome hypothesis for the first eukaryote. Nature, 392, 37–41.

Martin IV. and Russell M. J. (2003) On the origins of cell.: a hypothesis for the evolutionary transition from abiotic geochemistry to chemoautotrophic procaryotes, and from prokaryotes to nucleated cells. Philos. Trans. R. Soc. London B. Biol. Sci., 358, 59–83.

Martinez–Banaclocha M. A. (2005) Magnetic storage of information in the human cerebral corte.: a hypothesis for memory. Int. J. Neurosci., 11, 5329— 5337.

MartinsR. [et al.] (2016) Long live FOX.: unraveling the role of FOXOproteins in aging and longevity. Aging Cell, 15,196–207.

Marvin U. B. (1984) A meteorite from the Moon. Smithson. Contrib. Tarth Sci., 26, 95–103.

Marzoli A. [et al.] (1999) Extensive 200-million–year–Old continental flood basalts of the central atlantic magmatic province. Science, 284, 616–618.

Matos L. [et al.] (2017) Resveratrol Attenuates Copper–Induced Senescence by Improving Cellular Proteostasis. Oxid Med Cell Longev. 2017; 201. :3793817. do.: 10.1155/2017/3793817.

Maurer P. [et al.] (1978) Pre–Imbrian craters and basin.: ages, compositions and excavation depths of Apollo 16 breccians. Geochemica et Cosmochemica Acta, 42,1687–1720.

MayP. C. [et al.] (2015) The potent BACE1 inhibitor LY2886721 elicits robust central A|3 pharmacodynamic responses in mice, dogs, and humans. Neurosci., 35, 1199–1210.Mazucanti С. H. [et al.] (2015) Longevity Pathways (mTOR, SIRT, Insulin/IGF‑1) as Key Modulatory Targets on Aging and Neurodegeneration. Curr. Top. Med. Chem., 15, 2116–2138.

McClean P. L. and Holscher C. (2014) Lixisenatide, a drug developed to treat type 2 diabetes, shows neuroprotective effects in a mouse model of Alzheimer’s disease. Neuropharmacology, 86, 241–258.

McCormacB. M. andEvans J. E. (1969). Consequences of Very Small Planetary Magnetic Moments. Nature, 223,1255.

McCusker C. and Gardiner D. M. (2011) The axolotl model for regeneration and aging researc.: a mini–review. Gerontology, 57, 565–571.

McDaniel M. (2005) Big–brained people are smarter. Intelligence, 33, 337— 346.

McDougall I. [et al.] (2005) Stratigraphic placement and age of modern humans from Kibish, Ethiopia. Nature, 433,733–736.

McElroy M. B. (1994) Climate of the eart.: an overview. Environ Pollut., 83, 3–21.

McKay С. P. (2000) Thickness of tropical ice and photosynthesis on snowball Earth. Geophys. Res. Lett., 27, 2153–2156.

McKay D. S. [et al.] (1996) Search for past life on Mar.: possible relic biogenic activity in martian meteorite ALH84001. Science, 273, 924–930.

McKay D. S. [et al.] (1997) Reply. Nature, 390,455.

McSween H. Y. (1985) SNC Meteorite.: clues to Martian petrologic evolution? Rev. Geophysics, 23, 391–416.

McSween H. У. (1989) Chondritic meteorites and the formation of planets. American Scientist, 77,146–153.

Meierhenrich U. J. and Thiemann Ж H. (2004) Photochemical concepts on the origin of biomolecular asymmetry. Orig. Life Evol. Biosph., 34,111 – 121.

Meierhenrich U. J. [et al.] (2004) Identification of diamino acids in the Murchison meteorite. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, 9182–9186.

Meierhenrich U. J. [et al.] (2005) Precursors of biological co–factors from ultraviolet irradiation of circumstellar/interstellar ice analogues. Chemistry, 11, 4895–4900.

Meinschein Ж. G. [et al.] (1963) Evidence in meteorites of former lif.: the organic compounds in carbonaceous chondrites are similar to those found in marine sediments. Ann. N. Y. Acad. Sci., 108, 553–579.

Mekel–Bobrov N. [et al.] (2005) Ongoing adaptive evolution of ASPM, a brain size determinant in Homo sapiens. Science, 309,1720–1722.

Mekel–Bobrov N. [et al.] (2007) The ongoing adaptive evolution of ASPM and Microcephalin is not explained by increased intelligence. Hum. Mol. Genet., 16, 600–608.

Mellars P. (2003) Going eas.: new genetic and archaeological perspectives on the modern human colonization of Eurasia. Science, 313,796–800.

Mellini P. [et al.] (2015) Sirtuin modulator.: an updated patent review (2012— 2014). Expert Opin. Then Pat., 25, 5–15.

Melosh H. J. (2003) Exchange of meteorites (and life?) between stellar systems. Astrobiology, 3, 207–215.

Mendez F. L. [et al.] (2012) Global Genetic Variation at OAS1 Provides Evidence of Archaic Admixture in Melanesian Populations. Mol. Biol. Evol., 29, 1513–1520.

Mendiola–PrecomaJ. [et al.] (2016) Therapies for Prevention and Treatment of Alzheimer’s Disease. Biomed. Res. Int., 2589276. do.: 10.1155/2016/2589276.

Menendez J. A. [et al.] (2016) Metformin and cance.: Quo vadis et cui bono? Oncotarget, 2016. Jun 23. do.: 10.18632/oncotarget.l0262.

Menneken M. [et al.] (2007) Hadean diamonds in zircon from Jack Hills, Western Australia. Nature, 448, 917–920.

Mercer T. R. [et al.] (2008) Specific expression of long noncoding RNAs in the mouse brain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105,716–721.

Mercer T. R. [et al.] (2009) Long non–coding RNA.: insights into functions. Nat Rev Genet., 10,155–159.

Meyer M. [et al.] (2012) High–Coverage Genome Sequence from an Archaic Denisovan Individual. Science, 338, 222–226.

Michel P. [et al.] (2003) Disruption of fragmented parent bodies as the origin of asteroid families. Nature, 421, 608–611.

Michishita E. [et al.] (2008) SIRT6 is a histone H3 lysine 9 deacetylase that modulates telomeric chromatin. Nature, 452,492–496.

Miller E. R. [et al.] (2005) Deep time and the search for anthropoid origins. Am. J. Phys. Anthropol, 41, 60–95.

Miller S. L. (1986) Current status of the prebiotic synthesis of small molecules. Chemica Scripta, 26 B, 5–11.

Miller S. L. and UreyH. C. (1956) Organic compound synthesis on the primitive Earth. Science, 130, 245–251.

Miller V. M. [et al.] (2004) Evidence of nanabacterial–like structures in calcified humanarteries and cardiac valves. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol, 287, H1115–1124.

Mimeault M. and Batra S. K. (2009) Recent insights into the molecular mechanisms involved in aging and the malignant transformation of adult stem/progenitor cells and their therapeutic implications. Ageing Res. Rev., 8, 94–112.

MishmarD. [et al.] (2004) Mitochondrial DNA‑like sequences in the nucleus (NUMTs.: insights into our African origins and the mechanism of foreign DNA integration. Hum. Mutat, 23,125–133.

Mitchell R. N. [et al.] (2012) Supercontinent cycles and the calculation of absolute palaeolongitude in deep time. Nature, 482, 208–211.

Mitchells. J. [et al.] (2014). The SIRT1 activator SRT1720 extends lifespan and improves health of mice fed a standard diet. Cell Reports, 6, 836–843.

Miyakawa S. [et al.] (2002) Prebiotic synthesis from CO atmosphere. : implications forthe origins of life. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99,14628–14631.

Moghadam F. H. [et al.] (2009) Transplantation of primed or unprimed mouse embryonic stem cell–derived neural precursor cells improves cognitive function in alzheimerian rats. Differentiation, 78, 59–68.

MojzsisS. J. [et al.] (1996) Evidence for life on Earth before 3,800 million years ago. Nature, 384, 55–59.

Mojzsis S. J. [et al.] (2001) Oxygen–isotope evidence from ancient zircons for liquid water at the Earth’s surface 4,300 Myr ago. Nature, 409,178–181.

Molnar Z. (2006) Comparative aspectsof cerebral cortical development. Eur. J. Neurosci., 23, 921–934.

Momose Y. [et al.] (2016) Systematic review of green tea epigallocatechin gallate in reducing low–density lipoprotein cholesterol levels of humans. Int. J. Food Sci Nutr., 67, 606–613.

Monnard P. A. andDeamerD. Ж (2002) Membrane self- assembly processe.: steps toward the first cellular life. Anat. Rec, 268,196–207.

Moreira D. and Lopez–Garcia P. (1998) Symbiosis between methanogenic archaea and d-proteobacteria as the origin of eukaryote. : the syntrophic hypothesis. J. Mol. Evol, 47, 517–530.

Morris B. J. [et al.] (2015) FOXO. : A Major Gene for Human Longevity. Gerontology, 61, 515–525.

Morris M. S. and Thorne K. S. (1988) Wormholes in spacetime and their use for interstellar trave.: A tool for teaching general relativity. Am. J. Physics, 56, 395–412.

Morrison D. (2003) Impacts and evolutio.: future prospects. Astrobiology, 3, 193–205.

Morwood M. J. [et al.] (2004) Archaeology and age of a new hominin from Flores in eastern Indonesia. Nature, 431,1087–1091.

Morwood M. J. [et al.] (2005) Further evidence for small- bodied hominins from the late pleistocene of Flores, Indonesia. Nature, 437,1012–1017.

Mosevitsky M. I. (1978) Model for genetic recombination by co–ordinated recombinase action. Studia biophysica, 73, 85–86 and microfiche 1/1–17.

Mosevitsky M. I. (2005) Nerve ending «signal» proteins GAP‑43, MARCKS and BASP1. Int. Rev. CytoL, 245, 245–325.

Mosevitsky M. I. [et al.] (1997) The BASP1 family of myristoylated proteins abundant in axonal termini. Primary structure analysis and physico–chemical properties. Biochimie, 79, 373–384.

Mostoslavsky R. [et al.] (2006) Genomic instability and aging–like phenotype in the absence of mammalian SIRT6. Cell, 124,315–329. SIRT1 transgenic mice show phenotypes resembling calorie restriction.

MovahedA. [et al.] (2013) Antihyperglycemic effects of short term resveratrol supplementation in type 2 diabetic patients. Evid. Based Complement. Alternat. Med., 201. :851267. do.: 10.1155/2013/851267.

Mukherjee A. [et al.] (2016) Defining human insulin–like growth factor I gene regulation. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 311, E519–529.

Muller D. [et al.] (2000) Spine changes associated with long–term potentiation. Hippocampus, 10, 596–604.

Muller J. andReisz R. R. (2005) Four well–constrained calibration points from the vertebrate fossil record for molecular clock estimates. Bioessays, 27,1069— 1075.

Muniesa C. A. [et al.] (2016) Telomere length in elite athletes. Int. J. Sports Physiol. Perform. 2016. Dec. :1 —13. do. :10.1123/ijspp.2016–0471.

Munk R. [et al.] (2017) Senescence–Associated MicroRNAs. Int. Rev. Cell. Mol. Biol., 334,177–205.

MurphyJ. [et al.] (2009) Contrasting modes of supercontinent formation and the conundrum of Pangea. Gondwana Research 15,408–420.

Murray B. [et al.] (2017) N-Terminal Hypothesis for Alzheimer’s Disease. ACS Chem. Neurosci., 10. do.: 10.1021/acschemneuro.7b00037. [Epub ahead of print.]

NagaiK. [et al.] (2015) Depletion of SIRT6 causes cellular senescence, DNA damage, and telomere dysfunction in human chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage, 23,1412–1420.

NagyB. (1975). Carbonaceous meteorites. Amsterdam, Elsevier.

Nakatsukasa M. [et al.] (2007) Femur length, body mass, and stature estimates of Orrorin tugenensis, аба hominid from Kenya. Primates, 48,171–178.

Nalivaeva N. N. and Turner A. J. (2017) Role of Ageing and Oxidative Stress in Regulation of Amyloid–Degrading Enzymes and Development of Neurodegeneration. Curr. Aging Sci., 10, 32–40.

Nanita S. C. and Cooks R. G. (2006) Serine octamer. : cluster formation, reactions, and implications for biomolecule homochirality. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 45, 554–569.

Nei M. and Takezaki N. (1996) The root of the phylogenetic tree of human populations. Mol. Biol. Evol., 13,170–177.

NeillJ. C. [et al.] (2001) Enhanced auditory reversal learning by genetic activation of protein kinase C in small groups of rat hippocampal neurons. Brain Res. Mol., 93,127–136.

Nelson К. E. [et al.] (2000) Peptide nucleic acids rather than RNA may have been the first genetic molecule. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 3868–3871.

NesvornyD. [et al.] (2002) The recent breakup of an asteroid in the main–belt region. Nature, 417,720–721.

NesvornyD. [et al.] (2006) The breakup of a main–belt asteroid 450 thousand years ago. Science, 312,1490.

Netzer W. J. [et al.] (2017) Gleevec shifts APP processing from a |3-cleavage to a nonamyloidogenic cleavage. Pro. c Natl Acad. Sci. USA, 114,1389–1394.

Newsom H. E. and Taylor S. R. (1989) Geochemical implications of the formation of the Moon by a single giant impact. Nature, 338, 29–34.

Ng T. P. (2008) Tea consumption and cognitive impairment and decline in older Chinese adults. Am J. Clin Nutr., 88, 224–231.

Nielsen P. E. [et al.] (1991) Sequence selective recognition of DNA by strand displacement with a thymine–substituted polyamine. Science, 254,1497–1500.

Niewoehner IV. A. (2001) Behavioral inferences from the Skhul/Qafzeh early modern human hand remains. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 2979–2984.

Nikolic K. [et al.] (2016) Drug Design for CNS Disease.: Polypharmacological Profiling of Compounds Using Cheminformatic, 3D-QSAR and Virtual Screening Methodologies. Front. Neurosci., 2016. Jun 10; 1. :265. do. : 10.3389/ fnins.2016.00265.

Nisbet E. G. and Fowler С. M. R. (1996) Some liked it hot. Nature, 382,404— 405.

NisbettR. E. [et al.] (2012) Intelligent'. : New findings and theoretical developments. Am Psychol., 67,130–159.

Nissen P [et al.] (2000) The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis. Science, 289, 920–930.

Noonan J. P. [et al.] (2006) Sequencing and analysis of Neanderthal genomic DNA. Science, 314,1113–1118.

Norstrom E. (2017) Metabolic processing ofthe amyloid precursor protein — new pieces of the Alzheimer’s puzzle. Discov. Med., 23, 269–276.

Nuevo M. [et al.] (2008) A Detailed Study of the Amino Acids Produced from the Vacuum UV Irradiation of Interstellar Ice Analogs. Orig. Life. Evol. Biosph., 38, 37–56.

ObbardD. J. [et al.] (2009) The evolution of RNAi as a defence against viruses and transposable elements. Philos. Trans. R. Soc. bond В Biol. Sci., 364, 99–115.

Oberbeck V. R. [et al.] (1991) Prebiotic chemistry in clouds. J. Mol. Evol., 32, 296–303.

O’Brien J. T. [et al.] (2017) Clinical practice with anti–dementia drug. : A revised (third) consensus statement from the British Association for Psychopharmacology J. PsychopharmacoL, 31,147–168.

Oestreicher A. B. [et al.] (1997) B-50, the growth associated protein‑4. : modulation of cell morphology and communication in the nervous system. Prog. Neurobiol., 53, 627–686.

Ohmoto H. [et al.] (1993) 3.4-billion–year–old biogenic pyrites from Barberton, South Afric.: sulfur isotope evidence. Science, 262, 555–557.

Ohta T. (1987). Very slightly deleterious mutations and the molecular clock. J. Mol. Evol, 26,1–6.

Olivieri A. [et al.] (2007) The mtDNA legacy of the Levantine early Upper Palaeolithic in Africa. Science, 314,1767–1770.

Olovnikov A. M. (1973). A theory of marginotomy. The incomplete copying of template margin in enzymic synthesis of polynucleotides and biological significance of the phenomenon. J. Theor. Biol., 41,181–190.

Olsen G. J. and Woese C. R. (1997) Arcaeal genomic.: an overview. Cell, 89, 991–994.

Olsen P. E. (2002) Ascent of dinosaurs linked to an iridium anomaly at the Triassic–Jurassic boundary. Science, 296,1305–1307.

Olson M. (1999) When less is mor.: Gene loss as an engine of evolutionary change. Am. J. Hum. Genet., 64,18–23.

Olzscha H. [et al.] (2015) Deacetylation of chromatin and gene expression regulatio.: a new target for epigenetic therapy. Crit. Rev. Oncog., 20,1–17.

OmarS. H. (2017) Biophenols pharmacology against the amyloidogenic activity in Alzheimer’s disease. Biomed. Pharmacother., 89, 396–413.

O’Neill В. T. [et al.] (2016) Insulin and IGF‑1 receptors regulate FoxOmediated signaling in muscle proteostasis. J. Clin Invest., pii, 86522.

Oppenheimer S. (2006) The origins of the Britis.: a genetic detective stor.: the surprising roots of the English, Irish, Scottish and Welsh. Carroll and Graf, eds. New York.

Oro J. (1961) Mechanizm of synthesis of adenine from hydrogen cyanide under possible primitive earth conditions. Nature, 191,1193–1194.

Oro J. and Guidry C. L. (1961) Direct synthesis of polypeptides. I. Polycondensation of glycine in aqueous ammonia. Arch. Biochem. Biophys., 93, 166–171.

Oro J. and KamatS. S. (1961) Amino acid synthesis from hydrogen cyanide under possible primitive earth conditions. Nature, 190,442–443.

Oro J. and Kimball A. P. (1961) Synthesis of purines under possible primitive earth conditions. I. Adenine from hydrogen cyanide. Arch. Biochem. Biophys., 94, 217–227.

Oro J. [et al.] (1990) The origin and early evolution of life on Earth. Annu. Rev. Earth. Planet Sci., 18, 317–356.

OstroffL. E. [et al.] (2017) Accumulation of Polyribosomes in Dendritic Spine Heads, But Not Bases and Necks, during Memory Consolidation Depends on Cap–Dependent Translation Initiation. J. Neurosci., 37,1862–1872.

Ouzounis C. A. [et al.] (2006) A minimal estimate for the gene content of the last universal common ancestor–exobiology from a terrestrial perspective. Res. Microbiol., 157, 57–68.

Ovchinnikov I. V. [et al.] (2000) Molecular analysis of Neanderthal DNA from the northern Caucasus. Nature, 404,490–493.

Pace N. R. (1991) Origin of life — facing up to the physical setting. Cell, 65, 531–533.

Pacholec M. [et al.] (2010) SRT1720, SRT2183, SRT1460, and resveratrol are not direct activator s of SIRT1. J. Biol. Chem., 285, 8340–8351.

Pakendorf В. and Stoneking M. (2005) Mitochondrial DNA and human evolution. Annu. Rev. Genomics Hum. Genet., 6,165–183.

PalS. and Tyler J. K. (2016) Epigenetics and aging. Sci Adv., 2(7.: el600584.

Palanichamy M. G. [et al.] (2004) Phylogeny of mitochondrial DNA macrohaplogroup N in India, based on complete sequencin.: implications for the peopling of South Asia. Am. J. Hum. Genet., 75, 966–978.

Pan H. and Finkel T. (2017) Key proteins and pathways that regulate lifespan. J. Biol. Chem., 292, 6452–6460.

Panza E [et al.] (2016) Emerging drugs to reduce abnormal |3-amyloid protein in Alzheimer's disease patients. Expert Opin. Emerg. Drugs, 21, 377–391.

Paolisso G. [et al.] (1996) Glucose tolerance and insulin action in healty centenarians. Am. J. Physiol., 270, E890—E894.

Paris F. [et al.] (2000) The effects of the final stages of the Late Ordovician glaciation on marine palynomorphs (chitinozoans, acritarchs, leiospheres) in well Nl‑2 (NE Algerian Sahara). Rev. Palaeobot. PalynoL, 113, 87–104.

Park С. H. [et al.] (1996) Novel anticholinesterase and antiamnesic activities of dehydroevodiamine, a constituent of Evodia rutaecarpa. Planta Med., 62, 405–409.

Park С. H. [et al.] (2000) Dehydroevodiamine. HC1 prevents impairment of learning and memory and neuronal loss in rat models of cognitive disturbance. J. Neurochem., 74, 244–253.

Park G. [et al.] (2007) Contrasting intellectual patterns predict creativity in the arts and science. : tracking intellectually precocious youth over 25 years. Psychol Sci. 18, 948–952.

Park S. [et al.] (2013) Do sirtuins promote mammalian longevity? A critical review on its relevance to the longevity effect induced by calorie restriction. Mol Cells, 35,474–480.

Park S. J. [et al.] (2017) Sirtl Activator–mediated Improvement in Glucose Homeostasis Requires Sirtl–Independent Activation of AMPK. EBioMedicine, 18,128–138.

Pasinetti G. M. (2013) Novel role of red wine–derived polyphenols in the prevention of Alzheimer’s disease dementia and brain patholog.: experimental approaches and clinical implications. Planta Med., 78,1614–1619.

Passarino G. [et al.] (1998) Diff rent genetic components in the Ethiopian population, identified by mtDNA and Y-chromosome polymorphisms. Am. J. Hum. Genet., 62,420–34.

PatnaikR. and ChauhanP. (2009) India at the cross–roads of human evolution. J. Biosci., 34,729.

Paul N. and Joyce G. F. (2004) Minimal self–replicating systems. Curr. Opin. Chem. Biol., 8, 634–639.

Pavlov A. A. [et al.] (2000) Greenhouse warming by CH4 in the atmosphere of early Earth. J. Geophys. Res., 105,11981 – 11990.

Pavlov P. [et al.] (2001) Human presence in the European Arctic nearly 40,000 years ago. Nature, 413, 64–67.

Pawlikowska L. [et al.] (2009) Association of common genetic variation in the insulin/IGFl signaling pathway with human longevity. Aging Cell, 8,460–472.

Payton A. [et al.] (2003) Cathepsin D exon 2 polymorphism associated with general intelligence in a healthy older population. Mol. Psych., 8,14–18.

PengH. (2017) Plasminogen activator inhibitor‑1 is associated with leukocyte telomere length in American Indian.: findings from the Strong Heart Family Study. J. Thromb. Haemost., 15,1078–1085.

Penny D. (1988) What was the first living cell? Nature, 331,111 – 112.

Penny D. (1995) Improved analyses of human mtDNA sequences support a recent African origin for Homo sapiens. Mol. Biol. Evol., 12, 863–82.

Perridon B. W. [et al.] (2016) The role of hydrogen sulfide in aging and age- related pathologies. Aging (Albany NY), 8, 2264–2289.

Perry C. A. and Hsu K. J. (2000) Geophysical, archaeological, and historical evidence support a solar–output model for climate change, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97,12433–12438.

Petersen S. V. [et al.] (2016) End–Cretaceous extinction in Antarctica linked to both Deccan volcanism and meteorite impact via climate change. Nat. Commun., 7,12079. do.: 10.1038/ncommsl2079.

Peterson J. A. [et al.] (2016) Resveratrol inhibits plasma membrane Ca2+- ATPase inducing an increase in cytoplasmic calcium. Biochem Biophys Rep., 7, 253–258.

Petraglia M. D. [et al.] (2010) Out of Afric.: new hypotheses and evidence for the dispersal of Homo sapiens along the Indian Ocean rim. Ann. Hum. Biol., 37, 288–311.

PflugH. D. (1984) Early geological record and the origin of life. Naturwissenschaften, 71, 63–68.

Pickrell J. K. [et al.] (2009) Signals of recent positive selection in a worldwide sample of human populations. Genome Res., 19, 826–837.

Pienta K. J. and CoffyD. S. (1984) A structural analysis of the role of the nuclear matrix and DNA loops in the organization of the nucleus and chromosome. J. Cell. Sci. Suppl., 1,123–135.

Pierazzo E. [et al.] (2003) Chicxulub and climat.: radiative perturbations of impact–produced S-bearing gases. Astrobiology, 3, 99–118.

Pierrehumbert R. T. (2004) High levels of atmospheric carbon dioxide necessary for the termination of global glaciation. Nature, 429, 646–6649.

Pitulko V. V. [et al.] (2004) The Yana RHS sit.: humans in the Arctic before the last glacial maximum. Science, 303, 52–56.

Pizzarello S. (2004) Chemical evolution and meteorite.: an update. Orig. Life Evol., Biosph., 34, 25–34.

Pizzarello S. and Cronin J. R. (2004) Non–racemic amino acids in the Murray and Murchison meteorites. Geochim. Cosmochim. Acta, 64, 329–338.

Plagnol V. and Wall J. D. (2006) Possible ancestral structure in human populations. PLoS Genet., 2, el05.

Plomin R. and Thompson L. A. (1993) Genetics and high cognitive ability. Ciba Found Symp., 178, 67–79; Discussion 79–84.

Polak P. and Domany E. (2006) Alu elements contain many binding sites for transcription factors and may play a role in regulation of developmental processes. BMC Genomics,7,133 (15 pages).

Pollard К. S. [et al.] (2006 a) An RNA gene expressed during cortical development evolved rapidly in humans. Nature, 443,167–172.

Pollard K. S. [et al.] (2006 b) Forces shaping the fastest evolving regions in the human genome. PLoS Genet., 2,1599–1611.

Ponce de Leon M. S. andZollikofer С. P. (2001) Neanderthal cranial ontogeny and its implications for late hominid diversity. Nature, 412, 534–538.

PonjavicJ. [et al.] (2007) Functionality or transcriptional noise? Evidence for selection within long noncoding RNAs. Genome Res., 17, 556–565.

Ponting С. P. and Lunter G. (2006) Signatures of adaptive evolution within human non–coding sequence. Hum. Mol. Genet., 15, Spec No 2, R170–175.

Poole A. [et al.] (1999) Early evolutio. : prokaryotes, the new kids on the block. Bioessais, 21, 880–889.

Poole A. M. and Logan D. T. (2005) Modern mRNA proof–reading and repai.: clues that the last universal common ancestor possessed an RNA genome? Mol. Biol. Evol., 22,1444–1455.

PopeK. O. [et al.] (1994) Impact winter and the Cretaceous/Tertiary extinction.: results of a Chicxulub asteroid impact model. Earth Planet Sci. Lett., 128,719–725.

Pope К. O. [et al.] (1997 a) Surface expression of the Chicxulub crater. Geology, 25, 567–598.

Pope К. O. [et al.] (1997 b) Energy, volatile production, and climatic effects of the Chicxulub Cretaneous/Tertiary impact. J. Geophys. Res., 102, 21645— 21664.

Popugaeva E. [et al.] (2016) Dysregulation of neuronal calcium homeostasis in Alzheimer’s disease — A therapeutic opportunity. Biochem. Biophys. Res Commun., 483, 998–1004.

PoredaR. J. and Becker L. (2003) Fullerenes and interplanetary dust at the Permian–Triassic boundary. Astrobiology, 3,75–90.

Pozzi L. [et al.] (2014) Primate phylogenetic relationships and divergence dates inferred from complete mitochondrial genomes. Mol. Phylogenet Evol., 75, 165–183.

Price D. L. [et al.] (1998) Alzheimer disease — when and why? Nature Gen., 19,314–316.

Pride H. [et al.] (2015), Long–lived species have improved proteostasis compared to phylogenetically–related shorter–lived species. Biochem. Biophys. Res. Commun., 457, 669–675.

Pu L. [et al.] (1977) Preliminary study onthe age of Yuanmou man by palaeomagnetic technique. Sci. Sin., 20, 645–664.

Qiu C. [et al.] (2016) Exendin‑4 protects A|3(l—42) oligomer–induced PC12 cell apoptosis. Am. J. Transl. Res., 8, 3540–3548.

Qiu T. [et al.] (2015) A|342 and A[34.: similarities and differences. J. Pept. Sci., 21, 522–529.

Quintana–Murci L. [et al.] (1999) Genetic evidence of an early exit of Homo sapiens sapiens from Africa through eastern Africa. Nat. Genet., 23,437–441.

Rabinowitz D. [et al.] (2000) A reduced estimate of the number of kilometre sized near-Earth asteroids. Nature, 403,165–166.

Ragusa A. [et al.] (2017) A Comparative Study of Phenols in Apulian Italian Wines. Foods, 6, pi.: E24. do.: 10.3390/foods6040024.

RamakrishnanU. [et al.] (2005) Detecting past population bottlenecks using temporal genetic data. Mol. EcoL, 14,2915–2922.

Rampino M. R. andSelfS. (1993) Bottleneck in human evolution and the Toba eruption. Science, 262,1955.

Rampino M. R. [et al.] (1997) A unified theory of impact crises and mass extinction.: quantitative tests. Ann. N. Y. Acad. Sci., 822,403–431.

Ramsay R. R. [et al.] (2016) Key Targets for Multi–Target Ligands Designed to Combat Neurodegeneration. Front. Neurosci., 1. :375. do. : 10.3389/ fnins.2016.00375.

Rasmussen B. (2000) Filamentous microfossils in a 3,235-million–year–old volcanogenic massive sulphide deposit. Nature, 405, 676–679.

Rasmussen S. [et al.] (2003) Bridging nonliving and living matter. Artif. Life, 9, 269–316.

Rasmussen S. [et al.] (2004) Transitions from nonliving to living matter. Science, 303, 963–965.

Raulin F. and GreenbergJ. M. (1997) From the interstellar clouds, through the inner to the outer solar syste. : a universally distributed complex organic chemistry. Preface. Adv. Space Res., 19, 975–978.

Raup D. M. (1985) Magnetic reversals and mass extinctions. Nature, 314, 341–343.

Ravizza G. [et al.] (2003) Chemostratigraphic evidence of Deccan volcanism from the marine osmium isotope record. Science, 302,1392–1395.

Ray N. [et al.] (2005) Recovering the geographic origin of early modern humans by realistic and spatially explicit stimulation. Genome Res. 15, 1161— 1167.

Razin S. V. [et al.] (1985) Low ionic strength extraction of nuclease–treated nuclei destroys the attachment of transcriptionally active DNA to the nuclear skeleton. Nucl. Acids Res., 13,7427–7444.

Reddy P. H. [et al.] (2017) MicroRNAs, Aging, Cellular Senescence, and Alzheimer’s Disease. Prog. Mol. Biol. Transl. Sci., 146,127–171.

Reich D. [et al.] (2011) Denisova admixture and the first modern human dispersals into Southeast Asia and Oceania. Am. J. Hum. Genet., 89, 516528.

Reichow M. K. [et al.] (2002) 40Ar/39Ar dates from the West Siberian Basi.: Siberian flood basalt province doubled. Science, 296,1846–1849.

Reiss A. L. [et al.] (1995) Contribution of the FMRI gene mutation to human intellectual disfunction. Nat. Genet., 11, 331–334.

RelethfordJ. H. (2001) Ancient DNA and the origin of modern humans. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 390–391.

Renne P. R. [et al.] (2013) Time scales of critical events around the Cretaceous- Paleogene boundary. Science, 339, 684–687.

Rettberg P. [et al.] (2002) Survival of microorganisms in space protected by meteorite materia.: results of the experiment «EXO-BIOLOGIE» of the PERSEUS mission. Adv. Space Res. 30,1539–1545.

Ribeiro S. and Golding G. B. (1998) The mosaic nature of the eukaryotic nucleus. Mol. Biol. Evol., 15,779–788.

Richards M. (2004) Perfecting peopl. : selective breeding at the Oneida Community and eugenics movement. New Genet. Soc., 23,47–71.

Richer S. [et al.] (2013) Observation of human retinal remodeling in octogenarians with a resveratrol based nutritional supplement. Nutrients, 5, 1989–2005.

Richer S. [et al.] (2014) Resveratrol based oral nutritional supplement produces long–term beneficial effects on structure and visual function in human patients. Nutrients, 6,4404–4420.

Ries M. and Sastre M. (2016) Mechanisms of A(3 Clearance and Degradation by Glial Cells. Front Aging Neurosci. 2016. Jul 5; . :160. do. : 10.3389/ fnagi.2016.00160.

Rightmire G. P. (1998) Evidence from facial morphology for similarity of Asian and African representatives of Homo erectus. Am. J. Phys. AntropoL, 106, 61–85.

Rightmire G. P. [et al.] (2006) Anatomical descriptions, comparative studies and evolutionary significance of the hominin skulls from Dmanisi, Republic of Georgia. J. Hum. Evol., 50,115–141.

Rivera M. C. and Lake J. A. (2004). The ring of life provides evidence for a genome fusion origin of eukariotes. Nature, 431,152–155.

Rizzo A. [et al.] (2017) SIRT6 interacts with TRF2 and promotes its degradation in response to DNA damage. Nucleic Acids Res., 45,1820–1834.

Roberts J. L. and Moreau R. (2016) Functional properties of spinach (Spinacia oleracea L.) phytochemicals and bioactives. Food Fund., 7, 3337–3353.

Romano A. D. [et al.] (2010) Oxidative stress and aging. J. Nephrol., 23, Suppl. 15, 29–36.

Roostalu U. [et al.] (2007) Origin and expansion of haplogroup H, the dominant human mitochondrial DNA lineage in West Eurasi.: the Near Eastern and Caucasian perspective. Mol. Biol. Evol., 24,436–448.

Rosa L. P. and Faber J. (2004) Quantum models of the min. : are they compatible with environment decoherence? Phys. Rev. E Stat. Nonlin. Soft Matter Phys., 70, 031902.

Rossignol–Strick M. and Barghoorn E. S. (1971) Extraterrestrial abiogenic organization of organic matte.: the hollow spheres of the Orgueil meteorite. Space Life Sci., 3, 89–107.

Rossini P. M. and Rossi S. (2007) Transcranial magnetic stimulatio.: diagnostic, therapevtic, and research potential. Neurology, 68,484–488.

Routtenberg A. (2000) Enhanced learning after geneticover–expressionof a brain growth protein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97,7657–7662.

RowoldD. J. [et al.] (2007) Mitochondrial DNA geneflow indicates preferred usage of the Levant Corridor over the Horn of Africa passageway. J. Hum. Genet., 52,436–447.

Rujescu D. [et al.] (2003) M129V variation in the prion protein may influence cognitive performance. Mol. Psychiatry, 8, 937–941.

Rushton J. P. [et al.] (2007) No evidence that polymorphisms of brain regulator genes Microcephalin and ASPM are associated with general mental ability, head circumference or altruism. Biol. Lett., 3,157–160.

Ryu B. Y. [et al.] (2007) Efficient generation of transgenic rats through the male germline using lentiviral transduction and transplantation of spermatogonial stem cells. J. AndroL, 28, 353–360.

Sabeti P. C. [et al.] (2007) Genome–wide detection and characterization of positive selection in human populations. Nature, 449, 913–918.

Sagan C. [et al.] (1993) A search for life on Earth from the Galileo spacecraft. Nature, 365,715–721.

Saghatelian A. [et al.] (2001) A chiroselective peptide replicator. Nature, 409, 797–801.

Saito E. [et al.] (2015) Association of green tea consumption with mortality due to all causes and majorcauses of death in a Japanese populatio.: the Japan Public Health Center–based Prospective StudyJPHCStudy). Ann. Epidemiol., 25, 512–518.

Saladino R. [et al.] (2015) Meteorite–catalyzed syntheses of nucleosides and of other prebiotic compounds from formamide under proton irradiation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 112, E2746-E2755.

Saladino R. [et al.] (2016) First Evidence on the Role of Heavy Ion Irradiation of Meteorites and Formamide in the Origin of Biomolecules. Orig. Life. Evol. Biosph., Apr 6.

Salminen A. [et al.] (2013) Impaired autophagy and APP processing in Alzheimer’s diseas.: The potential role of Beclin 1 interactome. Prog. Neurobiol., 106–107, 33–54.

Salvador L. [et al.] (2016) A Natural Product Telomerase Activator Lengthens Telomeres in Human. : A Randomized, Double Blind, and Placebo Controlled Study. Rejuvenation Res., 2016. Mar 30. [Epub ahead of print.]

Sanchis–Gomar F. [et al.] (2014) FNDC5 (irisin) gene and exceptional longevit.: a functional replication study with rsl6835198 and rs726344 SNPs. Age (Dordr), 36, 9733.

Sangeetha M. K. [et al.] (2013) Sub–acute toxicity profile of a modified resveratrol supplement. Food Chem. Toxicol., 59,492–500.

Santos–Lozano A. [et al.] (2016) The genetics of exceptional longevit.: Insights from centenarians. Aturitas, 90,49–57.

Sarantseva S. [et al.] (2009) Apolipoprotein E-mimetics inhibit neurodegeneration and restore cognitive functions in a transgenic Drosophila model of Alzheimer’s disease. PLoS One, 4(12. : e8191. do. : 10.1371/journal. pone.0008191.

Sarmiento E. E. (2010) Comment on the Paleobiology and Classification of Ardipithecus ramidus. Science, 328,1105.

Sarubbo F. [et al.] (2017) Chronic Silymarin, Quercetin and Naringenin Treatments Increase Monoamines Synthesis and Hippocampal Sirtl Levels Improving Cognition in Aged Rats.

Satoh A. [et al.] (2017) The brain, sirtuins, and ageing. Nat. Rev. Neurosci.. 18, 362–374.

Satta У. and Takahata N. (2002) Out of Africa with regional interbreeding? Modern human origins. Bioessays, 24,871–875.

Savulescu J. (2001) Procreative benefinc. : why we should select the best children. Bioethics, 15,413–426.

Savulescu J. [et al.] (2015) The moral imperative to continue gene editing research on human embryos. Protein Cell, 6,476–479.

Sawmiller D. [et al.] (2017) Beneficial effects of a pyrroloquinolinequinone- containing dietary formulation on motor deficiency, cognitive decline and mitochondrial dysfunction in a mouse model of Alzheimer’s disease. Heliyon, 3(4), e00279. do.: 10.1016/j.heliyon.2017.e00279.

Saxena S. (2003) Small RNAs with imperfect match to endogenous mRNA repress translation. Implications for off–target activity of small inhibitory RNA in mammalian cells. J. Biol. Chem., 278,44312–44319.

ScheinfeldtL. B. [et al.] (2009) Populationgenomicanalysis of ALMS1 in humans reveals a surprisingly complex evolutionary history. Biol Evol., 26,1357— 1367.

Scheinfeldt L. B. [et al.] (2011) Clusters of adaptive evolution in the human genome. Front Genet., 2, 50.

Schemies J. [et al.] (2010) NAD(+) — dependent histone deacetylases (sirtuins) as novel therapeutic targets. Med. Res. Rev., 30, 861–889.

Schidlowski M. (1992) The initiation of biological processes on Eart.: summary of empirical evidence. Adv. Space Res., 12,143–156.

Schidlowski M. (1995) Isotope fractionations in the terrestrial carbon cycl.: a brief overview. Adv. Space Res., 15,441–449.

Schlesinger G. and Miller S. L. (1983) Prebiotic synthesis in atmospheres containing CH_4, CO and CO?. II. Hydrogen, cyanide, formaldehyde and ammonia. J. Mol. Evol., 19, 383–390.'

SchoeneB. [et al.] (2015) Earth history. U-Pb geochronology ofthe Deccan Traps and relation to the end‑Cretaceous mass extinction. Science, 347,182— 184.

Scholz M. [et al.] (2000) Genomic differentiation of Neanderthals and anatomically modern man allows a fossil–DNA–based classifi ation of morphologically indistinguishable hominid bones. Am. J. Hum. Genet., 66,1927— 1932.

SchopfJ. IV. (1993) Microfossils of the Early Archean Apex Cher. : New Evidence of the Antquity of Life. Science, 260, 640–646.

SchopfJ. IV. (1999) Deep divisions in the Tree of Life–what does the fossil record reveal? Biol. Bull., 196, 351–353; discussion 354–355.

SchopfJ. IV. (2006) Fossil evidence of Archaean life. Philos. Trans. R. Soc. bond. B. Biol. Sci., 361, 869–885.

SchopfJ. IV. and Barghoorn E. S. (1967) Alga–like fossils from the Early Precambrian of South Africa. Science, 156, 508–512.

SchopfJ. IV. andPackerB. M. (1987) Early Archean (3.3-billion to 3.5-billion- year–old) microfossils from Warrawoona Group, Australia. Science, 237,70–73.

SchopfJ. IV. (2011) The paleobiological record of photosynthesis. Photosynth Res., 107, 87–101.

SchopfJ. Ж [et al.] (2015) Sulfur–cycling fossil bacteria from the 1.8-GaDuck Creek Formation provide promising evidence of evolution’s null hypothesis. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 112, 2087–2092.

SchragD. P. [et al.] (2001) Life, geology and snowball Earth. Nature, 409, 306.

Schulte P. [et al.] (2010) The Chicxulub asteroid impact and mass extinction at the Cretaceous–Paleogene boundary. Science, 327,1214–1218.

Schulte P. [et al.] (2010a) Response. Science, 328, 975–976.

Schulze T. G. [et al.] (2004) From degeneration to genetic susceptibility, from eugenics to genethics, from Bezugsziffer to LOD scor.: the history of psychiatric genetics. Int. Rev. Psych., 16, 246–259.

Schurr T. G. and Sherry S. T. (2004) Mitochondrial DNA aandd Y chromosome diversity and the peopling of the American. : evolutionary and demographic evidence. Am. J. Hum. Biol., 16,420–439.

Schuster P. (1993) RNA based evolutionary optimization. Orig. Life Evol. Biosph., 23, 373–391.

Schwartz А.. Ж (1997) Speculation on the RNA precursor problem.}. Theor. Biol., 187, 523–527.

ScottE. R. (1999) Origin of carbonate–magnetite–sulfide assemblages in Martian meteorite ALH84001. J. Geophys. Res., 104, 3803–3813.

Scott J. D. [et al.] (2016) Discovery of the 3-Imino‑l,2,4-thiadiazinane 1,1-Dioxide Derivative Verubecestat (MK‑8931) — A |3-Site Amyloid Precursor Protein Cleaving Enzyme 1 Inhibitor for the Treatment of Alzheimer's Disease. J. Med. Chem., 59,10435–10450.

Sears D. Ж and Kral T. A. (1998) Martian «microfossils» in lunar meteorites? Meteorit Planet Sci., 33,791–794.

Segre D. [et al.] (2001) The lipid world. Orig. Life Evol. Biosph., 31,119— 145.

Selden S. (2005) Transforming better babies into fi ter familie. : archival resourses and the history of American eugenics movement, 1908–1930. Proc. Am. Philos. Soc., 149,199–255.

Selkoe D. J. andHardyJ. (2016) The amyloid hypothesis of Alzheimer’s disease at 25 years. EMBO Mol. Med., 8, 595–608.

SeluanovA. [et al.] (2007) Telomerase activity coevolves with body mass not lifespan. Aging Cell, 6,45–52. Epub 2006. Dec. 14.

Sengupta U. [et al.] (2016) The role of Amyloid-|3 oligomers in toxicity, propagation, and Immunotherapy. EBioMedicine, 6,42–49.

Serra–Batiste M. [et al.] (2016) A|342 assembles into specific |3-barrel poreforming oligomers in membrane–mimicking environments. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 113,10866–10871.

Serrano M. P. [et al.] (2016) The proof–of–concept of ASS23.: Peripherally administered ASS234 enters the central nervous system and reduces pathology in a male mouse model of Alzheimer disease. J. Psychiatry Neurosci., 42, 59–69.

Serre D. [et al.] (2004) No evidence of neandertal mtDNA contribution to early modern humans. PLoS Biology, 2, 313–317.

Servin J. A. [et al.] (2008) Evidence excluding the root of the tree of life from the actinobacteria. Mol. Biol. Evol., 25,1–4.

Sevigny J. [et al.] (2016) The antibody aducanumab reduces A|3 plaques in Alzheimer's disease. Nature, 537, 50–56.

ShadfarS. [et al.] (2015) Involvement of inflammation in Alzheimer’s disease pathogenesis and therapeutic potential of anti–inflammatory agents. Arch. Pharm. Res., 38, 2106–2119.

Sampath K. and Ephrussi A. (2016) CncRNA.: RNAs with both coding and non–coding roles in development. Development, 143,1234–1241.

Schmitz S. U. (2016) Mechanisms of long noncoding RNA function in development and disease. Cell Mol Life Sci. 2016 Jul;73(13. :2491–509.

Shafi G. (2010) MicroRNA signatures in neurological disorders. Can. J. Neurol. Sci., 37,177–185.

Shang H. [et al.] (2007) An early modern human from Tianyuan Cave, Zhoukoudian, China. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 6573–6578.

Shapiro R. (1984) The improbability of prebiotic nucleic acid synthesis. Orig. Life, 14, 565–570.

Shapiro R. (1988) Prebiotic ribose synthesi.: a critical analysis. Orig. Life Biol. Biosph., 18,71–85.

Shapiro R. (1999) Prebiotic cytosine synthesi. : a critical analysis and implications for origin of life. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96,4396–4401.

Sharpton V. L. and Marin L. E. (1997) The Cretaceous- Tertiary impact crater and cosmic projectile that produced it. Ann. N. Y. Acad. Sci., 822, 353–380.

Sharpton V. L. [et al.] (1993) Chcxulub multiring impact basi.: size and other characteristics derived from gravity analysis. Science, 261,1564–1567.

ShawP. [et al.] (2006) Intellectual ability and cortical development in children and adolescents. Nature, 440, 676–679.

Shen C. [et al.] (1990) Prebiotic synthesis of histidyl–histidine. J. Mol. Evol., 31,175–179.

Shen G. [et al.] (2001) High–precision U-series dating of Locality 1 at Zhoukoudian, China. J. Hum. Evol., 41, 679–688.

Shen G. [et al.] (2002). U-Series dating of Liujiang hominid site in Guangxi Southern China. J. Hum. Evol., 43, 817–829.

Shen G. [et al.] (2009) Age of Zhoukoudian Homo erectus determined with (26) Al/(10) Be burial dating. Nature, 458,198–200.

Shen Y. (2001) Isotopic evidence for microbial sulphate reduction in the early Archaean era. Nature, 410,77–81.

Shi P. [et al.] (2006) Did brain–specific genes evolve faster in humans than in chimpanzees? Trends Genet., 22, 608–613.

Shihabuddin L. S. [et al.] (2000) Adult spinal cord stem cells generate neurons after transplantation in the adult dentategyrus. J. Neurosci., 20, 87278735.

Shoenberg R. [et al.] (2002) Tungsten isotope evidence from approximately 3.8-yr metamorphosed sedimentsfor early meteorite bombardment of the Earth. Nature, 418,403–405.

Shors T. J. (2008) From stem cells to grandmother cell.: how neurogenesis relates to learning and memory. Cell, Stem Cell, 3, 253–258.

Shuttleworth–Edwards [et al.] (2004) Cross–cultural effects on IQ test performanc.: a review and preliminary normative indications on WAIS‑III test performance. J. Clin. Exp. NeuropsychoL, 26, 903–920.

Sievers D. and von Kiedrovski G. (1994) Self–replication of complementary nucleotide–based oligomers. Nature, 369, 221–224.

Sigurdsson H. [et al.] (1991). Glass from the Cretaceous/Tertiary boundary in Haiti. Nature, 349,482–487.

Silver P. and Behn M. (2008). Intermittent Plate Tectonics. Science, 319, 85–88.

Simonson A. B. [et al.] (2005) Decoding the genomic tree of life. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 6608–6613.

Sinkovics J. G. (2001) Theplace of viruses in the «tree of life». Acta Microbiol. Immunol. Hung., 48,115–127.

Sinnen B. L. [et al.] (2016) Local and Use–Dependent Effects of |3-Amyloid Oligomers on NMDA Receptor Function Revealed by Optical Quantal Analysis. J. Neurosci., 36,11532–11543.

Skoglund P. andJakobsson M. (2011) Archaic human ancestry in East Asia. Proc Nat. Acad. Sci. USA, 108,18301–18306.

SkophammerR. G. [et al.] (2007) Evidence for a gram–positive, eubacterial- rootofthetreeoflife. Mol. Biol. Evol., 24,1761 – 1768.

Skulachev V. P. [et al.] (2017) Neoteny, Prolongation of Yout.: From Naked Mole Rats to «Naked Apes» (Humans). Physiol. Rev., 97, 699–720.

Sleep N. H. [et al.] (2001) Initiation of clement surface conditions ontheearliest Earth. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 3666–3672.

Smith C. U. (2007) The «hard problem» and the quantum physicists. Part.: Modern times. Brain Cogn., Oct. 22.

Smith D. and Yams M. (1989) tRNA-tRNA interactions within cellular ribosomes. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 86,4397–4401.

Soares P. [et al.] (2012) The Expansion ofmtDNAHaplogroupL3 within and out of Africa. Mol. Biol. Evol., 29, 915–927.

Solomon S. C. [et al.] (2005) New perspectives on ancient Mars. Science, 307, 1214–1220.

SpeicerR. A. (1989) Plants of the Cretaceous–Tertiary boundary. Phil. Trans. R. Soc. bond. B, 325, 291–305.

Spirin A. S. (2004) The ribosome as an RNA-based molecular machine. RNA Biol., 1, 3–9.

SpiteriE. [et al.] (2007) Identification ofthe transcriptional targets of FOXP2, a gene linked to speech and language, in developing human brain. Am. J. Hum. Genet., 81,1144–1157.

Spray J. G. [et al.] (1998) Evidence for a late Triassic multiple impact event on Earth. Nature, 392,171–173.

St. George–Hyslop P. H. and Petit A. (2005) Molecular biology and genetics of Alzheimer’s disease. C. R. Biol, 328,119–130.

Starikovskaya F. [et al.] (1998) mtDNA diversity in Chukchi and Siberian Eskimo.: implications for the genetic history of Ancient Beringia and the peopling ofthe New World. Am. J. Hum. Genet., 63,1476–1491.

Steele A. (1998) Atomic force microscopy imaging of fragments from the Martian meteorite ALH84001. J. Microsc. 189, 2–7.

Steiper M. E. and Young N. M. (2006) Primate molecular divergence dates. Mol. Phylogenet. Evol., 41, 384–394.

Stern R. and Woods C. G. (2006) Evolutionary Genetic.: is brain evolution still continuing in modern humans? Eur. J. Hum. Genet., 14,799–800.

Sternberg R. J. [et al.] (2005) Intelligence, race, and genetics. Am. Psychol, 60, 46–59.

StewartS. A. and Allen P. J. (2002) A 20-km–diameter multi–ringed impact structure in the North Sea. Nature, 418, 520–523.

StonekingM. and Krause J. (2011) Learning about human population history from ancient and modern genomes. Nat. Rev. Genet., 12, 603–614.

Storey M. [et al.] (2012) Astronomically calibrated 40Ar/39Ar age for the Toba supereruption and global synchronization of late Quaternary records. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 109,18684–18688.

Strazhesko I. D. [et al.] (2016) Atorvastatin therapy modulates telomerase activity in patients free of atherosclerotic cardiovascular diseases. Front Pharmacol.; 7, 347. eCollection 2016.

Stringer C. (2002) Modern human origin.: progress and prospects. Philos. Trans. R. Soc. bond. B. Biol. Sci., 357, 563–579.

Strom R. G. [et al.] (2005) The origin of planetary impactors in the inner solar system. Science, 309,1847–1850.

Sulak M. [et al.] (2016) TP53 copy number expansion is associated with the evolution of increased body size and an enhanced DNA damage response in elephants. Elife, 5. pi.: ell994. do.: 10.7554.

Summers D. P. and Chang S. (1993) Prebiotic ammonia from reduction of nitrite by iron(II) on the early Earth. Nature, 365, 630–633.

Sun C. [et al.] (2006) The dazzing array of basal branches in the mtDNA macrohaplogroup M from India as inferred from complete genomes. Mol. Biol. Evol., 23, 683–690.

Sun IV. (2017) Regulatory mechanisms of long noncoding RNAs on gene expression in cancers. Cancer Genet., 216–217,105–110.

Sutikna T. [et al.] (2016) Revised stratigraphy and chronology for Homo floresiensis at Liang Bua in Indonesia. Nature, 532, 366–369.

Suwa G. [et al.] (2009) The Ardipithecus ramidus skull and its implications for hominid origins. Science, 326, 68el—7.

SuzukiE. [et al.] (2009) Green tea consumption and mortality amongjapanese elderly peopl. : the prospective Shizuoka elderly cohort. Ann. Epidemiol., 19, 732–739.

Suzuki H. (2016) Relationship Between Noncoding RNA Dysregulation and Epigenetic Mechanisms in Cancer. Adv. Exp. Med. Biol., 927,109–135.

Swallow D. M. (2003) Genetics of lactase persistence and lactose intolerance. Annu Rev Genet. 37,197–219.

Swisher С. C. [et al.] (1994) Age of the earliest known hominids in Java, Indonesia. Science, 1994, 263,1118–1121.

Swisher С. С. 3rd [et al.] (1996) Latest Homo erectus of Jav. : potential contemporaneity with Homo sapiens in southeast Asia. Science, 274, 1870— 1874.

Sykiotis G. P. and Bohmann D. (2008). Keapl/Nrf2 signaling regulates oxidative stress tolerance and lifespan in Drosophila. Dev Cell., 14,76–85.

Tagle R. and Claeys P. (2004) Comet or asteroid shower in the late Eocene? Science, 305,492.

Taillades J. [et al.] (1998) N-carbamoyl‑6-amino acids rather than free б-amino acids formation in the primitive hydrospher.: a novel proposal for the emergence of prebiotic peptides. Origins Life Evol. Biosphere, 28, 61–77.

Takami M. [et al.] (2009) gamma-Secretas. : successive tripeptide and tetrapeptide release from the transmembrane domain of beta–carboxyl terminal fragment. J. Neurosci., 29,13042–13052.

TalwarP. [et al.] (2014) Genomic convergence and network analysis approach to identify candidate genes in Alzheimer’s disease; BMC Genomics, 15,199.

Tan M. C. (2017) The Activity–Induced Long Non–Coding RNA Meg3 Modulates AMPA Receptor Surface Expression in Primary Cortical Neurons. Front Cell Neurosci., 11,124. do.: 10.3389/fncel.2017.00124.

TangK. [et al.] (2007) A New Approach for Using Genome Scans to Detect Recent Positive Selection in the Human Genome. PLoS Biol, 5,1587–1602.

Tarter J. C. [et al.] (2007) A reappraisal of the habitability of planets around M dwarf stars. Astrobiology, 7, 30–65.

Tennen R. [et al.] (2011) SIRT6 is required for maintenance of telomere position effect in human cells. Nat Commun., 2,433.

Terada N. [et al.] (2009) Atmosphere and water loss from early Mars under extreme solar wind and extreme ultraviolet conditions. Astrobiology, 9,55–70.

Terao У. and Ugawa У. (2002) Basic mechanisms of TMS. J. Clin. Neurophysiol, 19, 322–343.

Terhune С. E. [et al.] (2007) Variation and diversity in Homo erectu.: a 3 D geometric morphometric analysis of the temporal bone. J. Hum. Evol, 53,41–60.

Tessier–Lavigne M. and Goodman C. S. (1996) Molecular biology of axon guidance. Science, 274,1123–1133.

Thazhath S. S. [et al.] (2016) Administration of resveratrol for 5 wk has no effect on glucagon–like peptide 1 secretion, gastric emptying, or glycemic control in type 2 diabete.: a randomized controlled trialAm. J. Clin. Nutr., 103, 66–70.

Thomas K. R. and CapecchiM. R. (1987) Site–directed mutagenesis by gene targeting in mouse embryo–derived stem cells. Cell, 51, 503–512.

Thomas–Keprta K. L. [et al.] (2002) Magnetofossils from ancient Mar. : a robust biosignature in the martian meteorite ALH84001. Appl. Environ. Microbiol., 68, 3663–3672.

Tian C. [et al.] (2016) Green tea consumption is associated with reduced incident CHD and improved CHD-related biomarkers in the Dongfeng–Tongji cohort. Sci. Rep.,. :24353. do.: 10.1038/srep24353.

TianF. [et al.] (2005) A hydrogen–rich early Earth atmosphere. Science, 308, 1014–1017.

Tian T. [et al.] (2016) Effects of Folic Acid on Secretases Involved in A|3 Deposition in APP/PS1 Mice. Nutrients, 2016. Sep 9;8(9). pi. : E556. do. : 10.3390/nu8090556.

TianX. [et al.] (2013) High–molecular–mass hyaluronan mediates the cancer resistance of the naked mole rat. Nature, 499, 346–349.

TianX. [et al.] (2015) INK4 locus ofthe tumor–resistant rodent, the naked mole rat, expresses a functional pl5/pl6 hybrid isoform. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 112,1053–1058.

Tice M. M. and Lowe D. R. (2004) Photosynthetic microbial mats in the 3, 416-Myr–old ocean. Nature, 431, 549–552.

Tiemei C. [et al.] (1994) Antiquity of Homo sapiens in China. Nature, 368, 55–56.

Timqffejev В. IV. (1963) Lebensspuren in meteoriten; resultaten einer microphytologischen analyse. Grana PalynoL, 4, 92–99.

Timpson N. [et al.] (2007) Comment on papers by Evans [et al.] and Mekel- Bobrov [et al.] on Evidence for Positive Selection of MCPH1 and ASPM. Science, 317,1036.

TishkoffS. A. and Verrelli В. C. (2003) Patterns of human genetic diversit.: implications for human evolutionary history and disease. Annu Rev Genomics Hum Genet., 4, 293–340.

TishkoffS. A. [et al.] (2000) Short tandem–repeat polymorphism/alu haplotype variation at the PLAT locu.: implications for modern human origins. Am. J. Hum. Genet., 67, 901–925.

Tocheri M. IV. (2007) The primitive wrist of Homo floresiensis and its implications for hominin evolution. Science, 317,1743–1745.

Tomilin N. V. (1999) Control of genes by mammalian retroposons. Internal. Rev. CytoL, 186,1–48.

Torroni A. [et al.] (2006) Harvesting the fruit of the human mtDNA tree. Trends Genet., 22, 339–345.

Treiman A. H. (2003) Submicron magnetite grains and carbon compounds in Martian meteorite ALH8400.: inorganic, abiotic formation by shock and thermal metamorphism. Astrobiology, 3, 369–392.

Treisman M. (1995) The multiregional and single origin hypotheses of the evolution of modern ma.: a reconciliation. J. Theor. Biol. 173, 23–29.

Trinkaus E. (2007 a) European early modern humansand the fate of the Neandertals. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104,7367–7372.

Trinkaus E. (2007 b) Human Evolutio.: Neandertal gene speaks out. Curr Biol., 17, 917–919.

Tripati A. [et al.] (2005) Eocene bipolar glaciation associated with global carbon cycle changes. Nature, 436, 341–346.

Trubitsyn V. [et al.] (2008) Mechanical and thermal effects of floating continents on the global mantle convection. Physics of the Earth and Planetary Interiors., 313–322.

Tseng A. H. [et al.] (2013) SIRT3 deacetylates FOXO3 to protect mitochondria against oxidative damage. Free Radic. Biol. Med., 63, 222–234.

Tseng A. H. [et al.] (2014) SIRT3 interactions with FOXO3 acetylation, phosphorylation andubiquitinylation mediate endothelial cell responses to hyoxia. Biochem. J., 464,157–168.

Tseng С. H. (2016) Metformin reduces gastric cancer risk in patients with type 2 diabetes mellitus. Aging (Albany NY), 8,1636–1649.

TsiganisK. [et al.] (2005) Origin ofthe orbital architecture ofthe giant planets of the Solar System. Nature, 435,459–461.

Tu S. [et al.] (2014) Oligomeric A|3-induced synaptic dysfunction in Alzheimer's disease. Mol. Neurodegener., 9, 48. do.: 10.1186/1750 – 1326— 9–48.

Tubo R. A. and Berezney R. (1987) Identifi ation of 100 and 150 S DNA polymerase alpha–primase megacomplexes solubilized from the nuclear matrix of regenerating rat liver. Biol. Chem. 262, 5857–65.

Tucci P. [et al.] (2014) Caloric restrictio.: is mammalian life extension linked to p53? Aging (Albany NY), 4, 525–534.

Tyrrell T. [et al.] (2015) Severity of ocean acidification following the end‑Cretaceous asteroid impact. Proc. Natl Аса. Sci. USA, 112, 65561.

Udry S. [et al.] (2007) The HARPS search for sothern extrasolar planets. XI. An habitable super Earth (5 M) in 3-planet system. Astronomy and Astrophysics, 25,1–5.

Ueno Y. [et al.] (2002) Ion microprobe analysis of graphite from ca. 3.8 Ga metasediments, Isua supracrustal belt, West Greenlan. : relationship between metamorphism and carbon isotopic composition. Geochim. Cosmochim. Acta, 66, 1257–1268.

Ueno Y. [et al.] (2006) Evidence from fluid inclusions for microbial methanogenesis in the early Archaean era. Nature, 440, 516–519.

Underhill P. A. and Kivisild T (2007) Use of у chromosome and mitochondrial DNA population structure in tracing human migrations. Annu. Rev. Genet., 41, 539–564.

Unzeta M. [et al.] (2016) Multi–target directed donepezil–like ligands for Alzheimer’s disease. Front Neurosci., 10, 205. do.: 10.3389/fnins.2016.00205.

Urey H. C. (1966) Biological material in meteorites. Science, 151,157–166.

Vagin V. V. [et al.] (2006) A distinct small RNA pathway silences selfish genetic elements in the germline. Science, 313, 320–324.

Valencia–Sanchez M. A. [et al.] (2006) Control of translation and mRNA degradation by miRNAs and siRNAs. Genes Dev., 20, 515–524.

Van Eekelen. C. A. [et al.] (2002) On the existence of an internal nuclear protein structure in HeLa cells. Exp. Cell. Res., 141,181 – 190.

Van Zuilen M. A. [et al.] (2002) Reassessing the evidence for the earliest traces of life. Nature, 418, 627–630.

Vanhaereny M. [et al.] (2006) Middle Paleolithic shell beads in Israel and Algeria. Science, 312,1785–1788.

Vazquez B. N. [et al.] (2017) Sirtuins and DNA damage repai.: SIRT7 comes to play. Nucleus, 8,107–115.

Vekua A. [et al.] (2002) A new skull of early Homo from Dmanisi, Georgia. Science, 297, 85–89.

Vellai T. and Vida G. (1999) The origin of eukaryote.: the difference between procaryotic and eukaryotic cells. Proc. R. Soc. Lond. B, 266,1571 – 1577.

Vellas B. [et al.] (2009) Long–term follow–up of patients immunized with AN179.: reduced functional decline in antibody responders. Current Alzheimer research, 6,144–151.

VellekoopJ. [et al.] (2014) Rapid short–term cooling following the Chicxulub impact at the Cretaceous–Paleogene boundary. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 111, 7537–7541.

Verhage M. [et al.] (2000) Synaptic assembly of the brain in the absence of neurotransmitter secretion. Science, 287, 864–869.

Vigilant L. [et al.] (1991) African populations and the evolution of human mitochondrial DNA. Science, 253,1503–1507.

Villalba J. M. and AlcainF. J. (2012) Sirtuin activators and inhibitors. Biofactors, 38, 349–359.

Vincent IV. F. [et al.] (2000) Ice shelf microbial ecosystems in the high arctic and implications for life on snowball earth. Naturwissenschaften, 87,137–141.

Virikhuyzen A. A. [et al.] (2009) The heritability of aptitude and exceptional talent across different domains in adolescents and young adults. Behav Genet., 39, 380–392.

Visser M. [et al.] (2003) Traversable wormholes with arbitrarily small energy condition violations. Phys. Rev. Lett., 90, 201102.

Vogel G. (1998) Finding lifes limits. Science, 282,1399.

Voight B. F. [et al.] (2006) A map of recent positive selection in the human genome. PLoS Biol., 4, 0446–0458.

Von Bloh IV. (2003) On the possibility of Earth–type habitable planets in the 55 Cancri system. Astrobiology, 3, 681–688.

Wachtershauser G. (1988) Before enzymes and template.: theory of surface metabolism. Microbiol. Rev., 52,452–484.

Wachtershauser G. (1994) Life in a ligand sphere. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 4283–4287.

Wachtershauser G. (2003) From pre–cells to Eukarya — a tale of two lipids. Mol. Microbiol. 47,13–22.

Wachtershauser G. (2007) On the chemistry and evolution of the pioneer organism. Chem. Biodivers, 4, 584–602.

Walsh M. M. (1992) Microfossils and possible microfossils from the Early Archean Onverwacht Group, Barberton Mountain Land, South Africa. Precambrian Res., 54,271–293.

Walsh M. M. (2004) Evaluation of early Archean volcaniclastic and volcanic flow rocks as possible sites for carbonaceous fossil microbes. Astrobiology, 4, 429–437.

Walsh M. M. and LoweD. R. (1985) Filamentous microfossils from the 3,500 Myr–old Onverwacht Group, Barberton Mountain Land, South Africa. Nature, 314, 530–532.

WangJ. [et al.] (2017) Aprodrug of green tea polyphenol (-) — epigallocatechin‑3- gallate (Pro-EGCG) serves as a novel angiogenesis inhibitor in endometrial cancer. Cancer Lett., pi.: S0304–3835(17)30623–7. do.: 10.1016/j.canlet.2017.09.054.

WangJ. (2008) Grape–derived polyphenolics prevent Abeta oligomerization and attenuate cognitive deterioration in a mouse model of Alzheimer’s disease. J. Neurosci., 28, 6388–6392.

WangX. [et al.] (2017) YXQN Reduces Alzheimer’s Disease–Like Pathology and Cognitive Decline in APPswePSldE9 Transgenic Mice. Front. Aging Neurosci., 9,157. do.: 10.3389/fnagi.2017.00157.

WangX. X. [et al.] (2016) SIRT6 protects cardiomyocytes against ischemia/ reperfusion injury by augmenting. За–dependent antioxidant defense mechanisms Basic Res Cardiol., Ill, 13.

Ward С. V. [et al.] (2013) New fossils of Australopithecus anamensis from Kanapoi, WestTurkana, Kenya (2003–2008). J. Hum. Evol., 65, 501–524.

WardJ. [et al.] (2017) Mechanisms that synergistically regulate rpsecretase processing of APP and Ar, — a protein level. : relevance to pathogenesis and treatment of Alzheimer's disease. Discov. Med., 23,121–128.

Ward P. D. (2006) Impact from the deep. Sci. Am., 295, 64–71.

Ward P. D. [et al.] (2005) Abrupt and gradual extinction among Late Permian land vertebrates in the Karoo basin, South Africa. Science, 307,709–714.

Warmflash D. and Weiss B. (2005) Did life come from another world? Sci. Am., 293, 64–71.

Warr M. R. [et al.] (2013) FOXO3A directs a protective autophagy program in haematopoietic stem cells. Nature, 494, 323–327.

Watanabe T. [et al.] (2006) Identification and characterization of two novel classes of small RNAs in the mouse germlin.: retrotransposon–derived siRNAs in oocytes and germline small RNAs in testes. Genes Dev., 20,1732–1743.

Waters M. [et al.] (1997) Diring–Yariak.: A lower paleolithic site in Central Siberia. Science, 275,1281 – 1284.

Watkins IV. S. [et al.] (2001) Patterns of ancestral human diversit.: an analysis of Alu–insertion and restriction–site polymorphisms. Am. J. Hum. Genet., 68, 738–752.

Watkins IV. S. [et al.] (2003) Genetic variation among world population. : inferences from 100 Alu insertion polymorphisms. Genome Res., 13,1607–1618.

Wqtroba M. and Szukiewicz D. (2016) The role of sirtuins in aging and age- related diseases. Adv. Med. Sci., 61, 52–62.

Watson J. D. (1963) The involvment of RNA in the synthesis of proteins. Science, 140,17–26.

Watson J. D. and Crick F. H. C. (1953 a) A structure for deoxyribose nucleic acid. Nature, 171,737–738.

Watson J. D. and Crick F. H. C. (1953 b) Genetic implications ofthe structure of deoxyribonucleic acid. Nature, 171, 964–967.

Weaver T. D. [et al.] (2007) Were neandertal and modern human cranial differences produced by natural selection or genetic drift? J. Hum. Evol., 53,135— 145.

Weiskirchen S. and Weiskirchen R. (2016) Resveratro.: How Much Wine Do You Have to Drink to Stay Healthy? Adv. Nutr., 7,706–718.

Weiss В. P. [et al.] (2000) A low temperature transfer of ALH84001 from Mars to Earth. Science, 290,791–795.

Weiss В. P. [et al.] (2004) Magnetic tests for magnetosome chains in Martian meteorite ALH84001. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, 8281–8284.

Wells G. (2015) Peptide and small molecule inhibitors of the Keapl- Nrf2 protein–protein interaction. Biochem. Soc. Trans., 43, 674–679.

WestheimerF. H. (1986) Polyribonucleic acids as enzymes. Nature, 319,534— 535.

WestheimerF. H. (1987) Why nature chose phosphates. Science, 235,1173— 1178.

White R. V. (2002) Earth’s biggest «whodunnit.: unrevelling the clues in the case of the end-Permian mass extinction. Philos. Transact. A. Math. Phys. Eng. Sci., 360, 2963–2985.

White R. R. and VijgJ. (2016) Do DNA Double–Strand Breaks Drive Aging? Mol. Cell., 63,729–738.

White T. D. [et al.] (2003) Pleistocene Homo sapiens from Middle Awash, Ethiopia. Nature, 423,742–747.

White T. D. [et al.] (2006) Asa Issie, Aramis and the origin of Australopithecus. Nature, 440, 883–889.

White T. D. [et al.] (2009) Ardipithecus ramidus and the paleobiology of early hominids. Science; 326,75–86.

Whitfi К. E. [et al.] (2000) The effect of race and health–related factors on naming and memory. The MacArthur studies of successful aging. J. Aging Health, 12, 69–89.

Whitman W. B. [et al.] (1999) What archaea have to tell biologists. Genetics, 152,1245–1248.

WibleJ. R. [et al.] (2007) Cretaceous eutherial and Laurasian origin for placentar mammals near the K/T boundary. Nature, 447,1003–1006.

Wiessner C. [et al.] (2011) The second–generation active Abeta immunotherapy CAD106 reduces amyloid accumulation in APP transgenic mice while minimizing potential side effects. The Journal of neuroscience, 31, 9323–9331.

Wijsman C. A. [et al.] (2011) Familial longevity is marked by enhanced insulin sensitivity. Aging Cell, 10,114–121.

Wilde S. A. [et al.] (2001) Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago. Nature, 409,175–178.

Wilhelmus M. M. [et al.] (2006) Small heat shock proteins inhibit amyloidbeta protein aggregation and cerebrovascular amyloid–beta protein toxicity. Brain Res., 1089, 67–78.

Wilkinson J. E. [et al.] (2012) Rapamycin slows aging in mice. Aging Cell, 11, 675–682.

Willem M. [et al.] (2015) rpSecretase processing of APP inhibits neuronal activity in the hippocampus. Nature, 526,443–447.

WillerslevE. and Cooper A. (2005) Ancient DNA. Proc. Biol. Sci., 272,3–16.

Williams T. A. and Embley T. M. (2015) Changing ideas about eukaryotic origins. Philos. Trans. R. Soc. Lond. В Biol. Sci., 2015, Sep. 26;370(1678. :20140318. do.: 10.1098/rstb.2014.0318.

Williamson T. E. and Brusatte S. L. (2014) Small theropod teeth from the Late Cretaceous of the San Juan Basin, northwestern New Mexico and their implications for understanding latest Cretaceous dinosaur evolution. PLoS One, 9, e93190.

Williamson L. (2017) UV Irradiation Induces a Non–coding RNA that Functionally Opposes the Protein Encodedbythe Same Gene. Cell, 168,843–855.

Winnik S. [et al.] (2016) Protective effects of sirtuins in cardiovascular disease.: from bench to bedside. Eur. Heart J., 36, 3404–3412.

Witherspoon D. J. [et al.] (2006) Human population genetic structure and diversity inferred from polymorphic LI (LINE‑1) and Alu insertions. Hum. Hered., 62, 30–46.

Witts J. D. [et al.] (2016) Macrofossil evidence for a rapid and severe Cretaceous–Paleogene mass extinction in Antarctica. Nat. Commun. 7, 11738. do.: 10.1038/ncommsll738.

Woese C. R. (1979) A proposal concerning the origin of life on the planet Earth. J. Mol. Evol., 13, 95–101.

Woese C. R. (1998) The universal ancestor. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95, 6854–6859.

Woese C. R. (2002) On the evolution of cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 8742–8747.

Woese C. R. [et al.] (1990) Towards a natural system of organism.: proposal for the domains archae, bacteria and eucaria. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 4576–4579.

Wolbach W. S. [et al.] (1988) Global fire at the Cretaceous–Tertiary boundary. Nature, 334, 665–690.

Wolfe J. A. (1991) Palaeobotanical evidence for a June «impact winter» at the Cretaceous/Tertiary boundary. Nature, 352,420–422.

WolpoffM. H. [et al.] (2001) Modern human ancestry at the peripherie. : a test of the replacement theory. Science, 291, 293–297.

WoodJ. G. [et al.] (2016) Chromatin–modifyinggenetic interventions suppress age–associated transposable element activation and extend life span in Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, pi.: 201604621.

Wood J. G. and HelfandS. L. (2013) Chromatin structure and transposable elements in organismal aging. Front. Genet., 4, 274.

Woods R. P. [et al.] (2006) Normal variants of Microcephalin and ASPM do not account for brain size variability. Hum. Mol. Genet., 15, 2025–2029.

Wright I. P. [et al.] (1989) Organic materials in a martian meteorite. Nature, 340, 220–222.

Wu H. [et al.] (2007) Transducer of regulated CREB and late phaselong- termsynapticpotentiation. FEBS J., 274, 3218–3223.

Wu L. and Belasco J. G. (2008) Let me count the way.: mechanisms of gene regulation by miRNAs and siRNAs. Mol Cell., 29.1–7.

Wu P (2014) Roles of long noncoding RNAs in brain development, functional diversification and neurodegenerative diseases. Brain Res Bull., 69–80.

Wu T. and Orgel L. E. (1991) Disulfide–linked oligonucleotide phosphorothioate.: novel analogues of nucleic acids. J. Mol. Evol., 32,274–277.

Wu X. [et al.] (2016) Role of Sirtuins in Maintenance of Genomic Stabilit.: Relevance to Cancer and Healthy Aging. DNA Cell Biol., 35, 542–575.

Wu Y. [et al.] (2015) Overexpression of Sirtuin 6 suppresses cellular senescence and NF-кВ mediated inflammatory responses in osteoarthritis development. Sci Rep., 17602. do.: 10.1038/srepl7602.

XieJ. [et al.] (2017) Anovel ECG analog4 — (S) — (2,4,6-trimethylthiobenzyl) — epigallocatechin gallate selectively induces apoptosis of B16-F10 melanoma via activation of autophagy and ROS. Sci. Rep., 7, 42194. do. : 10.1038/ srep42194.

XingJ. [et al.] (2007) Mobile DNA elements in primate and human evolution. Am. J. Phys. Anthropo!., 45, 2–19.

Xue Y. [et al.] (2009) Population differentiation as an indicator of recent positive selection in human.: an empirical evaluation. Genetics, 183,1065–1077.

Yamagata Y. [et al.] (1991) Volcanic production of polyphosphates and its relevance to prebiotic evolution. Nature 352, 516–519.

YameiH. [et al.] (2000) Mid–Pleistocene Acheulean–like stone technology of the Bose basin, South China. Science, 287,1622–1626.

Yan R. (2016) Stepping closer to treating Alzheimer’s disease patients with BACE1 inhibitor drugs. Transl. Neurodegener., 5,13.

Yan R. (2017). Physiological Functions of the [3-Site Amyloid Precursor Protein Cleaving Enzyme 1 and 2. Front. Mol. Neurosci., 2017, 1. :97. do. : 10.3389/fnmol.2017.00097.

Yan Z. [et al.] (2009) Progress and prospect.: techniques for site–directed mutagenesis in animal models. Gene Therapy, 16, 581–588.

YangZ. [et al.] (2015) Single amino acid changes in naked mole rat may reveal new anti–cancer mechanisms in mammals. Gene, 572,101 – 107.

Yao H. (2017) microRNA‑22 can regulate expression of the long non–coding RNA MEG3 in acute myeloid leukemia. Oncotarget., 8, 65211–65217.

Yao S. [et al.] (1998) Selective amplifi atonbyauto- and cross–catalysis in a replicating peptide system. Nature, 396,447–450.

Yarns M. (1988) A specific amino acid binding site composed of RNA. Science, 240,751–1758.

Yassine H. N. [et al.] (2017) Association of docosahexaenoic acid supplementation with Alzheimer disease stage in apolipoprotein E e4 carrier.: A review. JAMA Neurol. 2017. Jan. 17. do.: 10.1001/jamaneurol.2016.4899.

Ye X. [et al.] (2017) Sirtuins in glucose and lipid metabolism. Oncotarget, 8, 1845–1859.

Yeh J. K. and Wang C. Y. (2016) Telomeres and Telomerase in Cardiovascular Diseases. Genes (Basel). 2016. Sep 1 ;7(9). pi.: E58. do.: 10.3390/genes7090058.

Yokoyama H. (2008) Initiation of limb regeneratio. : the critical steps for regenerative capacity. Dev. Growth Differ., 50,13–22.

Yokoyama Y. [et al.] (2008) Gamma–ray spectrometric dating of late Homo erectus skulls from Ngandong and Sambungmacan, Central Java, Indonesia. J. Hum. Evol., 55, 274–277.

Yoon H. S. [et al.] (2004) A molecular timeline for the origin of photosynthetic eukaryotes. Mol. Biol. Evol., 21, 809–818.

Yoon J. H. (2013) Posttranscriptional gene regulation by long noncoding RNA. J. Mol. Biol., 425, 3723–3730.

Yu F. [et al.] (2001) Methyl–CpG–binding protein 2 represses LINE‑1 expression and retrotransposition but not Alu transcription. Nucleic Acids Res., 29,4493–4501.

Yu F. [et al.] (2007) Comment on «Ongoing adaptive evolution of ASPM, a brain size determinant in Homo sapiens». Science, 316, 370.

YuX. J. [et al.] (2006) Detecting lineage–specifi adaptive evolution of brain- expressed genes in human using rhesus macaque as outgroup. Genomics, 88, 745–751.

Yu У.(2017) A novel mechanism of IncRNA and miRNA interactio. : CCAT2 regulates miR‑145 expression by suppressing its maturation process in colon cancer cells. Mol Cancer, 16,155. do.: 10.1186/sl2943–017–0725–5.

Zahnle K. and Grinspoon D. (1990) Comet dust as a sourse of amino acids at the Cretaceous/Tertiary boundary. Nature, 348,157–160.

Zakharov V. V. andMosevitsky M. I. (2007) M–calpain–mediated cleavage of GAP‑43 near Ser41 is negatively regulated by protein ki nase C, calmodulin and calpain–inhibiting fragment GAP‑43–3. J. Neurochem., 101,1539–1551.

Zayteva У. У. [et al.] (2012) mTOR inhibitors in cancer therapy. Cancer Lett., 319,1–7.

Zeng Y. [et al.] (2010) Effects of FOXO genotypes on longevit. : a biodemographic analysis. J. Gerontol. A Biol Sci Med Sci., 65,1285–1299.

Zhang B. and Cech T. R. (1997) Peptide bond formation by in vitro selected ribozymes. Nature, 390, 96–100.

Zhang G. R. [et al.] (2005) Genetic enhancement of visual lerning by activation of protein kinase C pathways in small groups of rat cortical neurons. J. Neurosci., 25, 8468–8481.

Zhang G. R. [et al.] (2009) Improved spatial learning in aged rats by genetic activation of protein kinase C in small groups of hippocampal neurons. Hippocampus, 19,413–423.

Zhang H. [et al.] (2013) Long non–coding RN. : a new player in cancer. J. Hematol. Oncol., 6, 37.

Zhang H. [et al.] (2016) Store–operated calcium channel complex in postsynaptic spine.: a new therapeutic target for alzheimer’s disease treatment. J. Neurosci., 36,11837–11850.

ZhangJ. (2003) Evolution of the human ASPM gene, a major determinant of brain size. Genetics, 165, 2063–2070.

ZhangJ. [et al.] (2013) Novel cerebellum–enriched miR‑592 may play a role in neural progenitor cell differentiation and neuronal maturation through regulating Lrrc4c and Nfasc in rat. Curr. Mol. Med., 13,1432–1445.

ZhangL. [et al.] (2005) A simple glycol nucleic acid. J. Am. Chem. Soc., 127, 4174–4175.

Zhang N. [et al.] (2016) Calorie restriction–induced SIRT6 activation delays aging by suppressing NF-кВ signaling. Cell Cycle, 15,1009–1018.

ZhangR. [et al.] (2014) Screening of microRNAs associated with Alzheimer’s disease using oxidative stress cell model and different strains of senescence accelerated mice. J. Neurol. Sci., 338, 57–64.

Zhang T. L. [et al.] (2007) Little or no solar wind enters Venus’ atmosphere at solar minimum. Nature, 450, 654–656.

Zhang У. and Song IV. (2017) Islet amyloid polypeptid.: Another key molecule in Alzheimer’s pathogenesis? Prog Neurobiol. 2017. Mar 6. pi. : S0301 – 0082(16)30076–4. do.: 10.1016/j.pneurobio.2017.03.001.

Zhang Y. P. [et al.] (2017) Effects of DHA Supplementation on Hippocampal Volume and Cognitive Function in Older Adults with Mild Cognitive Impairmen.: A 12-Month Randomized, Double–Blind, Placebo–Controlled Trial. Alzheimers Dis., 55,497–507.

Zhang Z. [et al.] (2016) Asparagine endopeptidase is an innovative therapeutic target for neurodegenerative diseases. Expert Opin. Then Targets, 20,1237–1245.

Zhao G. [et al.] (2017) SIRT6 delays cellular senescence by promoting p27Kipl ubiquitin–proteasome degradation. Aging (Albany NY), 8,2308–2323.

Zhao K. [et al.] (2004) Structural basis for nicotinamide cleavage and ADP- ribose transfer by NAD+-dependent Sir2 histone/protein deacetylases. Pro. c Natl Acad. Sci. USA, 101, 8563–8568.

Zhao L. G. [et al.] (2017) Green tea consumption and cause–specific mortalit.: Results from two prospective cohort studies in China. J. Epidemiol., 27, 36–41.

Zhao M. and Bada J. L. (1989) Extraterrestrial amino acids in Cretaceous/ Tertriary boundary sediments at Stevns Klint, Denmark. Nature, 339,463–465.

Zhaxybayeva O. and Doolittle IV. F. (2011) Lateral gene transfer. Curr. Biol., 21, 242–246.

Zhaxybayeva O. [et al.] (2006) Ancient gene duplications and the root(s) of the tree of life. Protoplasma, 227, 53–64.

Zheng H. [et al.] (2012) From anti-Parkinson’s drug rasagiline to novel multitarget iron chelators with acetylcholinesterase and monoamine oxidase inhibitory and neuroprotective properties for Alzheimer’s disease. J. Alzheimers Dis., 30,1–16.

Zhu R. X. [et al.] (2004). Newevidence onthe earliest humanpresence at high northern latitudes in northeast Asia. Nature, 431, 559–562.

Zhu IV. [et al.] (2012) Activation of germline–specific genes is required for limb regeneration in the Mexican axolotl. Dev. Biol., 370,42–51.

Zinnen S. and Yarns M. (1995) An RNA pocket for the planar aromatic side chains of phenylalanine and tryptophane. Nucl. Acids Symp. Ser., 33,148–151.

Zollikofer С. P. [et al.] (2005) Virtual cranial reconstruction of Sahelanthropus tchadensis. Nature, 434,755–759.

ZuckerkandlE. and Pauling L. (1965) Molecules as documents of evolutionary history. J. Theoret. Biol., 8, 357–366.

СПИСОК ЦВЕТНЫХ ИЛЛЮСТРАЦИИ

1. Ударные кратеры на Луне.

2. Кратер на Венере.

3. Марсианские кратеры–близнецы Arima Craters.

4. Кратеры на Меркурии.

5. Современные и ископаемые строматолиты.

6. Микроорганизмы, напоминающие современные цианобактерии, обнаруживаемые в тонких срезах древнейших пород.

7. Канада (Квебек). Кратер Маникуаган (Mancuagan).

8. Южная Африка. Кратер Вредефорт.

9. Ударный кратер Попигай.

10. Африка (Гана). Озеро Босумтви внутри ударного кратера.

11. США (штат Аризона). Аризонский кратер.

12. Антарктида.

13. Граница К-Т (K-Pg) — тонкий слой осадков, свидетельствующий о столкновении Земли с крупным астероидом.

14. Западная Индия. Террасы Деканского Плоскогорья, образованного лавой.

15. Следы на Юпитере от падения кометы Шумейкера–Леви.

16. Черепа гоминид, от ранних предшественников людей до современного человека.

17. Космические тела, потенциально опасные для Земли.

18. Пространственно–временной канал («кротовая нора») в космосе, сближающий удаленные области пространства.

19. Голый землекоп.

Научно–популярное издание

Мосевицкий Марк Исаакович

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ЖИЗНИ И УНИКАЛЬНОСТЬ РАЗУМА?

2‑е издание, расширенное

Редактор Дудина Е. И.

Корректор ????????

Верстка Пугачевой О. В.

Подписано в печать 00.00.2018. Формат 60 × 88^1/16.

Печ. л. 22,0 печ. л. Тираж 0000 экз. Заказ №

ООО «Издательство „СпецЛит“».

190103, Санкт–Петербург, 10‑я Красноармейская ул., 15.

Тел./факс: (812)495–36–09, 495–36–12

http://www.speclit.spb.ru

Отпечатано в

Примечания

1

Нельзя не упомянуть набирающие силу идеи, сторонники которых име¬нуют себя неоламаркистами. Суть этих идей в том, что, принимая мутационную теорию Дарвина как основу, неоламаркисты предполагают возможность (в на¬рушение принципа Вейсмана) переноса мутаций, возникших в соматических клетках, в клетки зародышевой плазмы и передачи этих мутаций по наследству. Определенная направленность унаследованных изменений объясняется тем, что мутировавшие соматические клетки подвергаются отбору под воздействием определенного фактора, и только отобранные (размножившиеся) клетки имеют шанс оказаться в зародышевой плазме. Интересные приложения неола¬маркизм может найти в иммунологии. Согласно предложенной гипотезе (Стил и др., 2002), лимфоциты, в которых активно мутируют гены иммуноглобулинов, подвергаются отбору под контролем антигена. Отобранные лимфоциты, не¬сущие определенную мутацию в иммуноглобулиновом гене, способны про¬никнуть в зародышевую плазму. В случае разрушения оказавшегося в зароды¬шевой плазме лимфоцита его ДНК может проникнуть в половую клетку и путем гомологической рекомбинации быть включенной в ее геном. Тем самым, со¬матическая мутация, обеспечивающая устойчивость организма, в котором она возникла, к определенному болезнетворному фактору, наследуется потомством, приобретающим вместе с нею устойчивость к болезни. Следует отметить, од¬нако, что ни описанный выше вариант неоламаркистского наследования, ни какие–то другие предположения не имеют прямых доказательств.

2

1 АЕ равна расстоянию от Солнца до Земли.

3

Углистые хондриты — наиболее примитивные из всех известных метеоритов. Их возраст оценивается в 4,5 млрд лет.

4

Импактное событие (англ. Impact — удар, столкновение) — столкновение крупного метеорита, астероида, кометы с Землей или другой планетой.

5

Шерготтиты (Shergottites), наклиты (Nakhlites), шассиньиты (Chassignites).

6

Bacteria — эубактерии, Archaea — архебактерии (архе) и Eukaryota — эу¬кариоты.

7

Граница К-Т (K-Pg) [или К/Т (K/Pg)] — тонкий слой осадков, свидетельствующий о столкновении Земли с крупным астероидом около 65 млн лет тому назад.

8

Антропологи уже обнаружили и датировали достаточно костных остатков гоминид, в том числе, черепов, чтобы построить родословную человека, начиная от ранних прямоходящих.

9

Отметки на схематических изображениях «У» хромосомы обозначают характер- миграции. Присутствие мутации «1» у всех популяций означает, что эта мутация — самая ющих у других популяций, указывает на первичность именно Африканской популяции.

10

GREB — сАМР response element–binding protein (цАМФ ответ–связыва- ющий белок). сАМР — циклический аденозинмонофосфат, цАМФ.

11

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2009 года присуждена Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джеку Шостаку «за открытие того, как теломеры и фермент теломераза защищают хромосомы».

12

Галлат эпигаллокатехина (EGCG — англ, аббревиатура Epigallocatechin gallate), C22H18OU.

Content

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ЖИЗНИ И УНИКАЛЬНОСТЬ РАЗУМА?

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

Глава 1ВВОДНАЯ

Глава 2 РАННЯЯ ЗЕМЛЯ

2.1 Образование солнечной системы

2.2 История ранней Земли. Образование Луны

2.3 Атмосфера ранней Земли и ее роль в доклеточной эволюции

2.4 Возможные сроки осуществления доклеточной эволюции

2.5 Возможные пути предклеточной эволюции

2.6 Признаки, отличающие живое от неживого; ранние клетки

2.7 Попытки моделирования примитивных клеток

Глава 3 МИРЫ «ДО РНК», РНК И РНК-ДНК

3.1 Миры до РНК и мир РНК

3.2 Переход к современному способу кодирования аминокислотных последовательностей в белках

3.3 Трансформация мира РНК в мир РНК-ДНК

Глава 4 ПЕРВЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ. ЖИЗНЬ ИМЕЕТ ЗЕМНОЕ ИЛИ ВНЕЗЕМНОЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ?

4.1 Палеонтологические и физико–химические данные о времени появления на Земле клеточных форм жизни

4.2 О возможности внеземного происхождения земной жизни (панспермия)

4.3 Высокая вероятность появления жизни при наличии совместимых с нею условий и малая вероятность появления разумных существ в ходе эволюции

Глава 5 ДЕРЕВО ЖИЗНИ

5.1 Современные подходы к построению дерева жизни

5.2 Поиск пралинии (последнего общего предшественника)

5.3 Горизонтальные переносы и их роль в эволюционном процессе

5.3.1 Сложная конструкция древа жизни отражает многообразие явлений, повлиявших на эволюцию жизни на земле

5.3.2 Концепция формирования митохондрий и хлоропластов путем симбиоза бактериальной клетки и раннего эукариота

5.3.3 Гипотезы, связывающие появление эукариот с актом симбиоза архе и протеобактерий

5.4 Существовал ли последний общий предшественник, то есть был ли единый ствол у дерева жизни?

5.5 О значении элементов случайности на разных этапах клеточной эволюции

Глава 6 ПРОИСХОДИВШИЕ НА ЗЕМЛЕ КРИЗИСЫ (ВЫМИРАНИЯ), ПРИВОДЯЩИЕ К КРУТЫМ ПОВОРОТАМ ЭВОЛЮЦИИ

6.1 Происходившие на Земле кризисы вызывали крутые повороты эволюции

6.1.1 Позднепротерозойский кризис

6.1.2 Позднеордовикский и позднелевонский кризисы

6.1.3 Позднепермский и позднетриасский кризисы

6.1.4 Маастрихтский кризис (кризис на границе K/Pg)

6.2. Что было причиной массовых вымираний организмов на границе мела и палеогена (K/Pg)?

6.2.1 Массированный вулканизм или паление астероила

6.2.2 Поиск ударных кратеров, совпадающих по датировке с известными кризисами

6.2.3 Было ли тело, обрушившееся на Землю около 65 миллионов лет тому назад, кометой, ставшей за 50 тысяч лет до этого события спутником Земли?

6.2.4 Свидетельства «пруда, заросшего лилиялли»

6.2.5 Непосредственные последствия падения крупного космического тела

6.2.6 Основной причиной гибели динозавров могла стать сера, выброшенная в атмосферу при образовании ударного кратера в участке залегания богатых ею порол

6.2.7 Продолжение дискуссии о причинах глобальной катастрофы, произошедшей около 65 миллионов лет тому назад

Глава 7ЭВОЛЮЦИЯ ЛЮДЕЙ

7.1. Эволюция приматов; возможные пути эволюции гоминид после их отделения от шимпанзе. Ранние предшественники современных людей

7.2. Гипотезы происхождения Homo sapiens — единственного сохранившегося вида людей

7.2.1. Монорегиональная гипотеза формирования вида Homo sapiens исключительно в Африке и его заместительного распространения на другие континенты

7.2.2. Мультирегиональная гипотеза формирования Homo sapiens

Глава 8ЭВОЛЮЦИЯ ЭТНОСОВ

8.1 Ранние этносы и формирование рас

8.2 Исход европеоидов (кроманьонцев) из Европы при наступлении ледникового периода — этап в формировании современных этносов

8.3 Формирование и эволюция этносов в Европе

8.4 Сохранится ли этническое разнообразие в будущем?

Глава 9ЕСТЬ ЛИ У ЧЕЛОВЕЧЕСТВА БУДУЩЕЕ БЕЗ ВИДИМОГО КОНЦА?

9.1 «Социальный» вариант гибели цивилизации

9.2 Опасные для человечества природные явления в недалеком прошлом и близком будущем

9.2.1 Изменения климата

9.2.2 Позднейшие мощные импакты

9.2.3 Астероидная опасность

9.2.4 «Близкий взрыв сверхновой

9.2.5 Периодическое ослабление и инверсия магнитного поля Земли

9.2.6 Йеллоустонский супервулканизм

9.3 Долгосрочные катастрофы, способные уничтожить жизнь на Земле

9.3.1 Локальные катастрофы, обусловленные подвижностью литосферных плит и глобальные изменения в расположении материков

9.3.2 Нарушение стационарных орбит планет и возможность их столкновения

9.3.3 Неизбежное исчезновение Земли и альтернатива для человечества: гибель на Земле или переселение на «комфортные» планеты в других звездных системах

Глава 10 ПРОТИВОСТОЯНИЕ ВНУТРЕННИМ (ЗЕМНЫМ) И КОСМИЧЕСКИМ УГРОЗАМ, КАК И ОСВОЕНИЕ ДАЛЬНЕГО КОСМОСА, МОГУТ ПОТРЕБОВАТЬ ПОВЫШЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА ЛЮДЕЙ

10.1 Научное мировоззрение и проблема оценки интеллектуальных возможностей человека

10.2 Важность выявления людей, обладающих спонтанным даром «феноменальных» способностей

10.3 Продолжается ли естественный (эволюционный) процесс развития мозга у современных людей?

10.3.1 Распространение новых вариантов генов, контролирующих размеры головного мозга и интеллект

10.3.2 Люди, жившие 2000–4000 лет тому назад (100–300 поколений), интеллектуально не были ниже наших современников

10.4 Пути «активного» повышения мыслительных возможностей человека, открытые современной наукой

10.4.1 Мягкая евгеника (-) и мягкая евгеника (+), осуществляемые путем искусственного отбора естественных мутаций

10.4.2 Мягкая евгеника (-) и мягкая евгеника (+), осуществляемые путем искусственного отбора изменений, специально внесенных в геном

10.4.3 Клонирование люлей как семейное решение

10.4.4 Прицельная трансформация групп клеток мозга

10.4.5 Малые и длинные не колирующие белки РНК

10.4.6 Проблема создания каталога генных вариаций (мутаций), повышающих интеллектуальные возможности в разных сферах человеческой деятельности, особенно в области «точных» наук

10.4.7 Реформирование межнейронных контактов (синапсов)

10.4.8 Терапевтические подходы, направленные на временное повышение мыслительных способностей

10.4.9 Контроль формирования нейронной сети

10.4.10 Электромагнитная и квантовая гипотезы формирования памяти и мыслей

Глава 11 ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ ЛЮДЕЙ НЕОБХОДИМО ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПРОГРЕССА ЦИВИЛИЗАЦИИ

11.1 Регенерация органов по образцу саламандр

11.2 Старение как следствие возникновения дисбаланса между гибелью поврежденных клеток (апоптозом) и притоком свежедифференцированных клеток в органах и тканях. Понятие предельной длительности жизни

11.2.1 Правило Хейфлика, теломеры и теломераза

11.2.2 Старение стволовых и дифференцированных (рабочих) клеток в органах

11.2.3 Факторы, вызывающие повреждения клеток, ведущие к апоптозу и впоследствии к старению организма

11.2.4 Генетическая составляющая старения. Гены старения и гены долголетия

11.2.5 Не стареющее млекопитающее голый землекоп. Раскрытие механизмов пренебрежимо слабого старения — належла для люлей

11.2.6 Возможность создания новой разновидности люлей–лолгожителей

11.2.7 Перспективы повышения долголетия уже живущих людей. Пилюли от старости

11.2.8 Сиртуины и долголетие

11.2.9 Болезнь Альцгеймера; перспективы профилактики и лечения

11.2.10 Природные полифенолы и их синтетические аналоги — перспективные средства продления здоровой жизни людей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ЦВЕТНЫХ ИЛЛЮСТРАЦИИ

Примечания