Сходство ДНК человека и шимпанзе продолжает уменьшаться: подсчет вставок

Чейс У. Нельсон

Краткое изложение

Традиционно принято считать, что ДНК человека лишь немного отличается от ДНК шимпанзе. Однако новые данные указывают на то, что это различие могло бы быть более существенным. Мутации, которые являются результатом инсерций (вставок) и делеций (вырезаний) ДНК, ведут к существенному различию между двумя видами, но обычно они не учитываются при оценке различия. Более того, области наиболее значительного сходства часто подвергаются влиянию селективных ограничивающих условий. Также обнаруживается увеличивающееся количество функций так называемой ‘бесполезной ДНК’, указывая на то, что схожесть такой ДНК не обязательно является следствием общего происхождения. Чтобы понять эти важные данные, относящиеся к вопросу происхождения, необходимо дополнительное, более детальное исследование.

На протяжении долгого времени креационисты утверждали, что схожесть между человеческой ДНК и ДНК шимпанзе – это не все, во что нас заставляют поверить эволюционисты. Новое исследование в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (Доклады американской академии наук) может подтвердить это.

Существует широко-распространенное мнение, что ‘обычная шимпанзе (Pan troglodytes) является нашим ближайшим родственником. Последовательность её генома приблизительно на 98.8% идентична человеческому, и что приблизительно шесть миллионов лет назад у нас был общий предок’.1 Предположение относительно того, что люди отделились от шимпанзе настолько давно также лежит в основе митохондриальных часов,2 которые ‘продолжают быть широко применимым методом для “определения времени” человеческой эволюции и передвижения популяций, как древней так и современной’.3 В одной из популярных книг под названием Genome, её автор Метью Ридли утверждает следующее:

‘За исключением слияния 2 хромосомы, видимые отличия между хромосомами человека и шимпанзе на самом деле незначительны и очень малы. В тринадцати хромосомах не существует никакого видимого отличия. Если вы возьмете наугад любой “параграф” генома шимпанзе и сравните его с “параграфом” человеческого генома, вы обнаружите, что отличаются лишь несколько “символов”: в среднем менее двух символов в каждой сотне. Мы, люди – на девяносто восемь процентов шимпанзе, а шимпанзе – на девяносто восемь процентов человеческие существа. Если и это никак не задевает ваше самолюбие, то подумайте вот о чем: шимпанзе лишь на девяносто семь процентов является гориллами; то есть люди также на девяносто семь процентов являются гориллами. Другими словами мы похожи на шимпанзе больше, чем на них похожи гориллы’.4

Относительно схожести ДНК человека и шимпанзе один креационист сказал следующее: ‘ДНК шимпанзе совершенно не настолько последовательна, чтобы можно было провести соответствующее сравнение’,5 и что это свидетельство можно легко объяснить (и потому предсказать) с помощью теории общего дизайнера:

‘Поскольку ДНК несет информацию о строении и биохимических молекулах, мы должны ожидать, что наиболее схожие организмы будут иметь наиболее схожие молекулы ДНК. Приматы и люди относятся к млекопитающим, у которых похожие формы тела, и поэтому и схожие ДНК. Естественно думать, что люди имеют больше схожестей в ДНК с другим млекопитающим животным, таким как свинья, чем с такой рептилией, как гремучая змея. И это так. Люди сильно отличаются от дрожжей, но их биохимия в чем-то похожа, поэтому нормально будет предположить, что человеческая ДНК отличается от ДНК дрожжей больше, чем от ДНК приматов’.6

В своей недавно опубликованной статье7 Дэвид A. Дэвитт ссылается на данные исследования, в котором было установлено, что если учитывать инсерции и делеции, то два вида идентичны лишь на 95%,8 указывая на то, что оценка расхождения главным образом зависит от того, какой тип ДНК сравнивается. Было установлено множество различий между людьми и шимпанзе, которые трудно измерить в оценке разветвления последовательности (то есть различия в основаниях между геномом человека и геномом шимпанзе), включая более короткие теломеры у людей, на 10 % больший геном шимпанзе, и большие различиях в хромосомах 4, 9, 12 и, например в Y хромосоме. На самом деле, определения схожести ДНК ‘совершенно не означают изменения в структуре генома’.9

Разрывы ДНК

Предыдущие оценки расхождения последовательностей касались исключительно замены оснований в ДНК — то есть когда одно основание (или один ДНК ‘символ’—A, T, C или G) замещается другим основанием. Новые вычисления, ведущие к намного меньшему сходству в последовательности, также включают инсерции и делеции, или вставки (которые происходят тогда, когда основание добавляется или удаляется, что часто приводит к тому, что называется мутация со сдвигом рамки), в дополнение к заменам оснований. Автор исследования Рой Д. Бриттен утверждает:

‘Оказалось, что при оценке межвидового расхождения я учитываю всю длину разрывов. Эти отрезки ДНК на самом деле отсутствуют в одном и присутствуют в другом геноме. В прошлом вставки подсчитывали, часто не обращая внимания на длину, а затем добавляли к числу замены оснований, потому что это было удобно для филогенетики’.8

Данные, полученные Бриттеном, поддержали теорию относительно того, что неспособность ДНК скрещиваться между шимпанзе и людьми является результатом потери ДНК вследствие инсерций и делеций. Позже Бриттен принял участие в написании научного доклада, который подтвердил эти начальные результаты; в действительности, было обнаружено, что ‘объявленное ранее различие между человеком и шимпанзе, которое составляет 5%, вероятно преуменьшено, более чем в два раза’.10

Анзай и его коллеги опубликовали новый доклад в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, который подтверждает это заявление. В этом исследовании была установлена последовательность почти половины области MHC (главного комплекса гистосовместимости), ‘которая на сегодняшний день представляет самую длинную непрерывную последовательность в пределах этого вида [шимпанзе], нашего самого близкого эволюционного родственника’, и которая была описана как ‘быстро эволюционирующая’ часть генома.9 И хотя считается, что сходство в MHC человека и шимпанзе ‘настолько большое, что аллели должно быть произошли перед предполагаемой эволюционным расхождением’,11 результаты последовательности фактически снизили оценку сходства ДНК до 86.7%!12 На самом деле, реальное различие между двумя видами (при подсчете вставок) больше чем 5%, в два раза. Но кроме этого ‘теперь эволюционисты считают, что у приматов могут самостоятельно возникать сложные генетические элементы комплекса MHC’ — то есть это значит, что, по крайней мере, некоторые сходства, которые действительно существуют, не могут быть результатом общего происхождения.13

Геном человека состоит из двух MIC генов I класса, MICA и MICB генов, тогда как у шимпанзе в этом месте находится только один ген, Patr-MIC. Согласно эволюционной теории, вставка 95 тысяч пар нуклеотидов появилась между двумя человеческими генами, образовав гибридный ген шимпанзе приблизительно 33–44 миллионов лет назад, намного раньше предположительного момента расхождения между двумя видами, который произошел 6 миллионов лет назад. Так как два конца гена шимпанзе, кажется, соответствуют началу человеческого MICA-гена, и концу человеческих MICB- генов, разумно полагать, что действительно имело место общее происхождение. Однако даже у некоторых людей в этом месте находится один ген (называемый HLA-B*4801 аллель), который очень напоминает ген, обнаруженный у шимпанзе.

В исследовании отмечается, что ‘совершенно захватывающим есть то, что равных размеров делеция, происходящая на этом участке и генах (MICA/B) происходила в разные моменты времени у нескольких разных видов приматов’.12 Кроме того в исследовании также заявляется, что другие подобные изменения в структуре ДНК нельзя приписывать конвергенции, и что они должно быть являются результатом общего происхождения! Несомненно, подобные ‘ошибки’ могут происходить независимо в отдельных видах (как раскрывается у Вудморапа13). Эти данные намного легче можно объяснить, если предположить что одинаковые структуры для выполнения одинаковых функций сотворил Творец. Как отмечает Вудморап,11 сильные воздействия отбора должны были существовать для того, чтобы предохранить сходства MHC между приматами от смешивания на протяжении предполагаемых миллионов лет, способствуя ослаблению действий эволюции.

В исследовании, проведенном Анзаем и его коллегами, также упоминается некоторое количество различий между людьми и шимпанзе, которые могут быть следствием генетических изменений в MHC генах, включая различие в борьбе с инфекционными агентами, такими как ВИЧ, гепатит B и C, и чувствительности к Plasmodium falciparum. Поэтому, наблюдаемые в этих генах различия могут описать предполагаемое ‘настоящее’ расхождение между двумя видами намного точнее, чем предыдущие предположения.

Несмотря на то, что эти результаты очень интересные, споры относительно того, стоит ли включать вставки в определения расхождения последовательности, продолжаются. Например, может возникнуть такая мутация, называемая транслокация, при которой сегмент ДНК обрывается от одной хромосомы и вставляется в другую. В первичном исследовании Бриттена кратко рассматривались такие случаи перестановки, и было обнаружено, что они происходят довольно часто. Вследствие того, что различия вставок были установлены, как ‘полная длина разрывов’ в геномах, в проводимых оценках, несомненно, не мог учитываться этот вид мутационного изменения.14 Ученые надеются, что новое исследование поможет понять эти изменения в структуре генома, и разъяснит, каким образом эти изменения могут быть использованы в оценках сходства человека и шимпанзе.

Различие между кодирующей и некодирующей ДНК

В других проведенных исследованиях было установлено, что схожесть генома человека и шимпанзе даже выше, чем 98.6%. Например Вилдман и его коллеги15 сравнили приблизительно 90 000 гетероциклических оснований нуклеотидов нуклеиновой кислоты человеческой ДНК с шимпанзе и обнаружили сходство на 98.86%, даже если учитывать вставки. Это очень важное свидетельство, учитывая, что оно прямо противоположно данным, которые были представлены Бриттеном, Анзаем и его коллегами. Однако необходимо понимать, что в разных оценках используются разные типы ДНК. Из целого ряда генов команда Вилдмана исследовала только кодирующую ДНК. В данном случае предметом очистительного отбора являются неоднозначные изменения (влияющие на структуру белка путем изменения специфической закодированной аминокислоты). Это означает, что если они имеют какое-либо воздействие на функцию белка, их можно отобрать.

Подобным образом, исследование человеческой двадцать первой хромосомы (самой маленькой хромосомы в геноме человека) выявило лишь 3003 различия в нуклеотидах более 400 тысяч пар нуклеотидов. Было установлено, что: ‘различия в кодировании, активации и месте связывания экзона и интрона составляли 0.51 ± 0.02%, 0.88 ± 0.03%, и соответственно 0.85 ± 0.02%, намного меньше чем предыдущий показатель 1.23% в геномных областях’,16 с общим сходством в 99.3%. В рамках эволюции, эти результаты означали бы, что шимпанзе являются нашими ближайшими родственниками. Однако этот вывод, кажется, противоречит факту высокого процента замещения в 21 хромосоме, что ведет к заключению того:

‘ … что высокий уровень сходства, наблюдаемый в элементах транскрипта в данном исследовании, приписывается присутствию очистительного естественного отбора, который влияет на самые важные функциональные части генов, включая активаторы, области кодирования, и области интрона возле границы экзона и интрона’.16

Поэтому, оценки высокого процента сходства особенно относятся к областям кодирующей ДНК, которые функционально ограничены. Оба исследования, проведенные Бриттеном и его коллегами, а также Анзаем и его коллегами рассматривают не-кодирующую ДНК, которая может быть менее ограниченной, и, следовательно, более свободной для накопления случайных мутаций. Таким образом, эта не-кодирующая ДНК более точно изображает настоящее расхождение. Конечно, в контексте библейского сотворения очень разумно, что наибольшая схожесть существует там, где функция белка жизненно важна, поскольку для одних и тех же структур общий Создатель использовал бы одни и те же белки.6 И естественно из этого следует, что не-кодирующая ДНК, будучи менее связанной, возможно содержит больше расхождения.

Возвращаясь к исследованию, проведенному Анзаем и его коллегами, в результате которого процент схожести человека и шимпанзе составляет 86.7%, можно отметить общую тенденцию повышенной схожести в областях кодирования. Принимая во внимание тот факт, что большинство ‘не-MHC генов участвуют в основных (гомеостатических) клеточных функциях, которые требуют интериндивидуальной, а также межвидовой гомогенности’, MHC-гены ‘должны постоянно приспосабливаться к микробиологической среде каждого вида’. Поэтому, очистительный отбор стремится сохранить структуру не-MHC генов из-за их специфических функций. Можно сделать вывод, что оценка процента схожести человека и шимпанзе, который составляет 86.7%, ‘может лучше отображать схожесть последовательности всего генома между человеком и шимпанзе’, чем предыдущий процент, составляющий 98.6%. Поскольку ‘основное различие между последовательностями человека и шимпанзе приписывается вставкам’,12 в оценках, в которых не учитываются эти мутации, не придается никакого значения основной причине возможных различий. Недавно проведенные исследования установили, что именно вставки являются основной причиной изменения между человеком и шимпанзе.8,10,12. В отличие от примеров высокой схожести в последовательности, следует также отметить, что расходимость последовательности в определенных областях может превышать 20%.8 Как отметил Девитт, проводимые оценки могут ‘вводить в заблуждение, потому что все зависит от того, что сравнивается’.7

Бесполезная ДНК

Интроны – это участки ДНК в геноме, которые не содержат информации, кодирующей белок, и поэтому считаются бесполезными. Поэтому ‘между организмами часто сравниваются интроны специфического гена, причем в последовательности их комплементарных пар оснований нуклеиновых кислот наблюдаются отличия, что предположительно указывает на степень и время расхождения, которое произошло еще тогда, когда у них был общий предок’.17 Но в контексте библейского сотворения, не имеющие никакой функции интроны человека и шимпанзе должны очень сильно отличаться, или даже отсутствовать. Однако, доказательство того, что интроны, несмотря ни на что, вовсе не лишены функции, усиливается и предполагает, что возможно они ‘появились для того, чтобы стать орудием классической истории для общепринятого разрушения объективного анализа фактов’.18 Другие формы ‘бесполезной’ ДНК, которая не выполняет никакой функции и таким образом способна видоизменяться наугад, фактически противоречат эволюционной филогенетике. Такие псевдогены имеются у людей и горилл, а не у шимпанзе, CYP псевдоген присутствует только у шимпанзе, а у коров, беличьих обезьян и горилл происходит замещение Альфа-1,3GT псевдогена. Многие замещения в видах происходят неслучайным образом, что также ослабляет объяснительную силу общего предка.13 Было опубликовано множество статей, в которых обсуждались функции различных предполагаемых форм ‘бесполезной’ ДНК,13,17,19,20,21,22 и на самом деле ободряет то, что эволюционные журналы начали уделять этой теме больше внимания. Сохранение интронов

‘… означает, что они выполняют какую-то очень важную и обязательную функцию. И в самом деле, огромное количество интронов преобразовываются в разновидности РНК, которые выполняют намного больше функций, чем могут себе представить биологи. Сегодня некоторые ученые допускают, что многое из того, что отличает одного человека, и одного вида от другого обусловлено изменениями информации, спрятанной внутри нашей “бесполезной” ДНК’.23

Поэтому сходство интронов идеально подходит для эволюционной системы взглядов и понятий.

ДНК – это еще не все

Я считаю, что необходимо провести дополнительное исследование для того, чтобы проверить эти данные; исследование, которое также поможет найти отличия, свойственные виду шимпанзе. Вставки вполне можно считать причиной значительных отличий между видами. Но различные виды организмов отличаются не только последовательностью ДНК — как сказал генетик Стив Джоунс, цитата которого приводится в журнале Creation, ’50 % ДНК человека похожа на ДНК бананов, но это вовсе не означает, что мы наполовину бананы, либо с головы до пояса, либо от пояса до ног’.24 То есть данные указывают на то, что ‘ДНК – это еще не все’; например, митохондрия, рибосомы, эндоплазматическая сеть и цитозоль передаются в неизмененном виде от родителей к потомкам (защита от возможных мутаций в митохондриальной ДНК). И даже сама экспрессия генов контролируется клеткой.25 Некоторые животные претерпели невероятно сильные генетические изменения, и несмотря на это их фенотип остался практически неизменным.26 Такие эпигенетические показатели ‘могут сильно повлиять на состояние здоровья и характерные особенности организма — некоторые даже передаются от родителей к детям — и все равно они не изменяют основную последовательность ДНК’.27 Это свидетельство является огромной поддержкой воспроизведения себе подобных (Бытие 1:24–25; 1 Коринфянам 15:39), так как структуры, присутствующие внутри родителей, сохраняются в их потомках.

Заключение

Сегодня, когда благодаря подсчету вставок процент сходства человека и шимпанзе продолжает снижаться, креационисты чувствуют особую радость. И хотя это очевидно, что два вида очень сильно похожи в простой последовательности ДНК (многие те же самые структуры присутствуют в обоих видах, и поэтому это вполне свойственно для модели сотворения), предыдущему подсчету процента сходства в последовательности, составляющему _˜98.6% может быть нанесен значительный удар. Мы надеемся, что новое исследование, возможно, прольет новый свет на многие отличия, существующие между человеком и другими животными, и представит новые данные, подтверждающие истинность Бытия.

Благодарность

Я хотел бы поблагодарить Кима Райсли за предварительный обзор чернового варианта данной статьи. Также, я признателен Риду Картрайту, Дэвиду Дэвитту и Карлу Виланду за предоставление полезной информации и оценку данной статьи. Я также благодарен Ренди Киму за поддержку, ободрение и знания, которыми он делился со мной, когда это было крайне необходимо.

Об авторе

Чейс У. Нельсон является студентом второго курса, который углубленно изучает биологию, особенно когда это касается эволюционной теории. Его первая статья, относительно генетического подтверждения Потопа, была опубликована в журнале TJ в 2003 году. С того времени он постоянно посещает конференции, посвященные вопросам креационизма, включая Конференцию 2003 года. Он часто читает лекции в школьном Обществе Христиан Спортсменов на разные темы: от Бытия до Христианской любви. В данный момент его интересует исследование популяционной генетики, химической эволюции и Христианские дружеские отношения. Вернуться к началу статьи.

Ссылки

1. Cyranoski, D., Almost human …, Nature 418(6901):910–912, 2002. Вернуться к тексту.
2. Gibbons, A., Calibrating the mitochondrial clock, Science 279(5347):28–29, 1998. Вернуться к тексту.
3. Howell, N., Smejkal, C.B., Mackey, D.A., Chinnery, P.F., Turnbull, D.M. and Herrnstadt, C., The pedigree rate of sequence divergence in the human mitochondrial genome: there is a difference between phylogenetic and pedigree rates, American J. Human Genetics 72(3):659–670, 2003. Вернуться к тексту.
4. Ridley, M., Genome, HarperCollins Publishers, New York, p. 28, 1999. Вернуться к тексту.
5. Batten, D., Human/chimp DNA similarity: Evidence for evolutionary relationship? Creation 19(1):21–22, 1997. Вернуться к тексту.
6. Sarfati, J., Refuting Evolution 2, Master Books, Green Forest, pp. 112–113, 2002. Вернуться к тексту.
7. DeWitt, D.A., >98% Chimp/Human DNA similarity? Not any more, TJ 17(1):8–10, 2003. Вернуться к тексту.
8. Britten, R.J., Divergence between samples of chimpanzee and human DNA sequences is 5%, counting indels, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 99(21):13633–13635, 2002. Вернуться к тексту.
9. Hacia, J.G., Genome of the apes, Trends in Genetics 17(11):637–645, 2001. Вернуться к тексту.
10. Britten, R.J., Rowen, L., Williams, J. and Cameron, R.A., Majority of divergence between closely related DNA samples is due to indels, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 100(8):4661–4665, 2003. Вернуться к тексту.
11. Woodmorappe, J., Noah’s Ark: A Feasibility Study, Institute for Creation Research, El Cajon, p. 203, 1996. Вернуться к тексту.
12. Anzai, T., Shiina, T., Kimura, N., Yanagiya, K., Kohara, S., Shigenari, A., Yamagata, T., Kulski, J.K., Naruse, T.K., Fujimori, Y., Fukuzumi, Y., Yamazaki, M., Tashiro, H., Iawmoto, C., Umehara, Y., Imanishi, T., Meyer, A., Ikeo, K., Gojobori, T., Bahram, S. and Inoko, H., Comparative sequencing of human and chimpanzee MHC class I regions unveils insertions/deletions as the major path to genomic divergence, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 100(13):7708–7713, 2003. Вернуться к тексту.
13. Woodmorappe, J., Are pseudogenes ‘shared mistakes’ between primate genomes? TJ 14(3):55–71, 2000. Вернуться к тексту.
14. Cartwright, R.A., personal communication, 8 July 2003. Вернуться к тексту.
15. Wildman, D.E., Uddin, M., Liu, G., Grossman, L.I. and Goodman, M., Implications of natural selection in shaping 99.4% nonsynonymous DNA identity between humans and chimpanzees: enlarging genus Homo, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 100(12):7181–7188, 2003. Вернуться к тексту.
16. Shi, J., Xi, H., Wang, Y., Zhang, C., Jiang, Z., Zhang, K., Shen, Y., Jin, L., Zhang, K., Yuan, W., Wang, Y., Lin, J., Hua, Q., Wang, F., Xu, S., Ren, S., Xu, S., Zhao, G., Chen, Z., Jin, L. and Huang, W., Divergence of the genes on human chromosome 21 between human and oter hominoids and variation of substitution rates among transcription units, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 100(14):8331–8336, 2003. Вернуться к тексту.
17. Walkup, L.K., Junk DNA: evolutionary discards or God’s tools? TJ 14(2):18–30, 2000. Вернуться к тексту.
18. Mattick J.S., quoted in: Gibbs, W.W., The unseen genome: gems among the junk, Scientific American 289(5):46–53, 2003. Вернуться к тексту.
19. Batten, D., More junk reclaimed, TJ 16(2):8, 2002. Вернуться к тексту.
20. Woodmorappe, J., Pseudogene function: regulation of gene expression, TJ 17(1):47–52, 2003. Вернуться к тексту.
21. Woodmorappe, J., Pseudogene function: more evidence, TJ 17(2):15–18, 2003. Вернуться к тексту.
22. Woodmorappe, J., Junk DNA indicted, TJ 18(1);27–33, 2004. Вернуться к тексту.
23. Gibbs, W.W., The unseen genome: gems among the junk, Scientific American 289(5):46–53, November 2003. Вернуться к тексту.
24. Jones J., quoted in: Wieland, C., Furry little humans? Creation 24(3):10–12, 2002. Вернуться к тексту.
25. Williams, A.R., Jumping paradigms, TJ 17(1):19–21, 2003. Вернуться к тексту.
26. Fox, D., Wallaby nations, New Scientist 175(2354):32–35, 2002. Вернуться к тексту.
27. Gibbs, W.W., The unseen genome: beyond DNA, Scientific American 289(6):106–113, 2003. Вернуться к тексту.

Источник: www.creationontheweb.com