Биологи вычислили генетические корни речи человека
Как так оказалось, что мы, люди, можем сказать, а отечественные довольно-таки родные родственники шимпанзе – нет? Американские эксперты совершили масштабное изучение, на протяжении которого постарались разобраться, что стало подлинной обстоятельством столь критического отличия. Так ли принципиально важно развитие мозга с годами либо же за всё отвечают отечественные гены?
Вербальное общение людей между собой считается одной из главных отличительных линия человека, отделяющих его от всего остального мира животных. Пускай эта граница условна и те либо иные проявления речи (равно как и осознания, восприятия произносимых и слышимых звуков) у животных однако имеются. Но неоспоримый факт, что до отметки человека они не дотягивают.
В чём содержится уникальность Homo sapiens, решили доподлинно узнать генетики из университетов Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA) и Эмори (Emory University). Они высказали предположение, что «виной» тому отечественные гены. Но, учёные в этом были, конечно же, далеко не первыми, но эта несколько экспертов в первый раз совершила столь широкое изучение генетических баз появления речи у людей.
«Мы первыми в мире удостоверились в надежности, как воздействуют трансформации в строении FOXP2 на клетки человека, и узнали, что мозг людей уже при рождении подготовлен к речи, в том время как детёныши шимпанзе ничем подобным не владеют», – говорит в пресс-релизе университета Гешвинд (фото UCLA).
Достаточно давно как мы знаем, что центральным геном, важным за верное развитие речи у человека, есть FOXP2. Данный ген кодирует белок с тем же заглавием, благодаря которому FOXP2 может осуществлять контроль работу вторых генов.
Прошлые изучения продемонстрировали, что в то время, когда данный ген инактивирован, у людей развиваются значительные неприятности с речью (составлением фраз) и произношением звуков.
Но FOXP2 присутствует и у некоторых животных (птиц, рептилий а также рыб). По логике получается, что за появление речи у человека отвечает не он. Одни научные группы стали искать другие «гены речи», другие – продолжили детальное изучение работы FOXP2.
Предстоящие изучения продемонстрировали, что FOXP2 практически не изменялся на протяжении эволюции млекопитающих (впредь до времени разделения человека и шимпанзе). Но около 200 тысяч лет назад ген начал покупать собственные «человеческие» черты.
Нельзя исключать, что для столь радикального различия в речевых возможностях человека и шимпанзе достаточно было переставить в «гене речи» всего две аминокислоты. Но растолковать полностью всю отличие между видами однопроцентным отличием их ДНК было значительно сложнее (иллюстрация San Francisco State University).
Последнее было установлено группой германских учёных в 2002 году. Биологи тогда поняли, что у шимпанзе белки, кодируемые версией этого гена, имеют кое-какие отличия от людских. Это вероятно значит, что у людей FOXP2 функционирует по-второму.
Из этого и неповторимые лингвистические свойства.
Ещё один ход к пониманию происходящих процессов сделали в этом году генетики из университета эволюционной антропологии Макса Планка (Max-Planck-Institut fur evolutionare Anthropologie). Они внедрили людскую версию гена в ДНК мыши.
Само собой разумеется, грызуны от этого не заговорили по-человечески: всё-таки свойство к речи — навык комплексный. Но совершённые тогда изучения продемонстрировали, что вокализация животных изменилась. Помимо этого, в отделах мозга мышей (тех, что связаны с речью у людей) нейроны поменяли активность и своё строение.
А это уже что-то!
Кое-какие антропологи считают, что формированию речи у нас и, быть может, у неандертальцев поспособствовало особенное строение подъязычной кости (hyoid bone). Внизу: копии соответствующих костей животных и людей (фото с сайтов listverse.com и boneclones.com).
Более детальным изучением занялась несколько учёных под управлением Женевьевы Конопки (Genevieve Konopka) и Дэниела Гешвинда (Daniel Geschwind) из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе. Биологи вырастили в чашках Петри колонии клеток мозга, у которых отсутствовал ген FOXP2.
После этого одной части клеток была внедрена людская версия гена, а второй — от шимпанзе. Затем эксперты проследили за экспрессией генов, процессом перевода информации ДНК в трудящиеся белки клетки и зарегистрировали, на каких генах и как отразились эти трансформации.
В собственной статье в издании Nature учёные пишут, что из сотен подвластных FOXP2 генов удалось вычленить 116, каковые реагировали на активацию людской версии не так, как на ген, забранный у мартышек. «Выяснив состав данной группы, мы заполучили в собственные руки комплект инструментов, разрешающих оказывать влияние на людскую обращение на молекулярном уровне», — заявляет Конопка.
Эта подборка генов, вероятнее, также принимала участие в эволюции языка и речи, поскольку многие её составляющие осуществляют контроль развитие мозга либо же связаны с познавательными свойствами. Часть генов определяет появление и осуществляет контроль гортани тканей и движение лица (каковые, как мы знаем, участвуют в артикуляции).
На данной сложной схеме продемонстрированы отношения FOXP2 и его 116 «подчинённых». Красными линиями отмечены сотрудничества, видящиеся как у людей, так и у шимпанзе, светло синий – хорошие.
Большим шрифтом и громадными зелёными кругами учёные выделили самый «востребованные» гены (иллюстрация UCLA).
Предварительные изучения Гешвинда эволюции тех самых 116 генов продемонстрировали, что у них была приблизительно одинаковая история. «Быть может, они изменялись дружно, как бы в связке», — рассуждает учёный.
Дэниел кроме этого отмечает, что, не обращая внимания на доказанную важность FOXP2, он не стал бы именовать его «геном речи». Быть может, FOXP2 – только часть некой группы, либо же он не есть первым звеном цепи (его работой кроме этого руководит какая-то малоизвестная доселе субстанция), поясняет биолог.
Гешвинд говорит об этом не просто так. Его несколько совершила второй опыт: сравнила активацию генов во взрослых тканях мозга человека и шимпанзе. Оказалось, что существует частичное совпадение в работе тех генов, активность которых отличалась в мозге людей, и тех, что по-второму контролировались людской версией FOXP2.
А как по поводу попугаев? Так как они хоть и не говорят сами, но довольно-таки хорошо копируют обращение людей. Вопрос до тех пор пока остаётся открытым, но многие зоологи уверены в том, что это только необычная мимикрия.
На фото африканский серый попугай Алекс (Alex), прославившийся собственными нестандартными свойствами на всю землю (фото с сайта wordpress.com и economist.com).
До тех пор пока рано делать какие-то выводы, но громадна возможность, что большинство различий в мозге Homo sapiens и шимпанзе (по языковой линии) разъясняется только двумя маленькими трансформациями в одном гене. «В случае если это действительно, было бы легко поразительно», — говорит Вольфганг Энард (Wolfgang Enard) из университета эволюционной антропологии Макса Планка. (От себя добавим, что это опять выделит плавность перехода свойств от шимпанзе к человеку.)
«Эта работа – начальная точка, база всех будущих молекулярных изучений, посвящённых изучению эволюции языка», — додаёт нейробиолог Пашко Ракич (Pasko Rakic) из Йеля.
«Главным есть вопрос не как, а для чего показался язык, – думает Дерек Бикертон (Derek Bickerton), доктор лингвистических наук Гавайского университета. – Мы начали сказать и общаться не машинально. В случае если другие животные нормально обходятся без речи, значит, она им просто бесполезна. У отечественного же вида была такая необходимость».
На фото обложка книги Дерека «Язык Адама: Как люди создали язык, как язык создал людей» (Adams Tongue: How Humans Made Language, How Language Made Humans) (фото macmillan).
Прокомментировала нынешнюю работу и доктор наук Фаранех Варгха-Кхадем (Faraneh Vargha-Khadem) из университетского колледжа Лондона. Она занимается нарушениями речи больных, обусловленными генетическими отклонениями (и в активности FOXP2 в частности).
Доктор наук соглашается с выводами нынешней научной группы и отмечает, что у её больных довольно часто видится искривлённая форма нижней части лица (что ещё раз подтверждает: влияние FOXP2 – многогранное). Быть может, шимпанзе не смогут сказать из-за тех же физических отклонений. Человек не имел возможности бы танцевать, не будь у него ног, сравнивает Варгха-Кхадем.
Да, никто из отечественных братьев меньших, включая столь родных нам шимпанзе, неимеетвозможности общаться так же осмысленно и полноценно, но наряду с этим лошади, например, применяют некое подобие слов, мартышки помой-му знают грамматику и различают голоса, а сурикаты – интонации сородичей. Может, они и облекли бы собственные мысли в слова, но у них нет соответствующих генетических предпосылок.
Фаранех поддерживает Дэниела и в вопросе комплексного подхода к формированию речи у людей. Не следует концентрироваться только на одном гене и его бессчётных подопечных, считает она.
Помимо этого, Варгха-Кхадем предполагает, что FOXP2 дал человеку только физическую возможность заговорить, но это не растолковывает, как абстрактные идеи материализовались в старом людской мозгу в слова, как показались высшие познавательные навыки. И с этим ещё предстоит разбираться.
Довольно часто нарушения речи наблюдаются у людей, страдающих аутизмом либо шизофренией. Нынешнее изучение, раскрывая подлинные обстоятельства таких отклонений, даёт толчок новым работам, на протяжении которых учёные точно выяснят, что мешает мозгу нормально принимать язык, придумают соответствующие лекарства (фото Momma Rolle/flickr.com).
Но, и фактически с произношением учёным трудиться ещё весьма долго. Так как в случае если вдуматься, «перемещение всех тех мускулов, что важны за произношение, – это также мелкое чудо», – говорит Варгха-Кхадем. Чтобы воспроизвести последовательности звуков так, дабы они были понятны слушателю, необходимо также пройти весьма продолжительный путь развития.
Каких-то особых, немыслимых преимуществ у человека до тех пор пока найдено не было. Может, кое-какие животные уже двигаются по этому пути, неспешно и незаметно догоняя людей?
