Грамматика птичьего языка

Звуки издают большинство животных на нашей планете, но в основном это происходит на инстинктивном уровне. А вот птенец зебровых амадин учится петь так же, как учится говорить малолетний ребенок: он подражает родителям. К такому выводу пришла международная группа ученых, которые расшифровали геном зебровой амадины. Это исследование было проведено представителями двадцати научных учреждений, а возглавляли его сотрудники Школы медицины в Сент-Луисе при Вашингтонском университете.

Зебровая амадина стала первой певчей птицей, чей геном был расшифрован, и результаты этой работы могут помочь ученым понять генетическую основу обучения и развития не только вокального аппарата у этих конкретных птиц, а и речевого аппарата у человека. На основе результатов работы, опубликованной в журнале Nature, ученые надеются понять, как люди учат язык.

Кроме того, данное исследование создаст основу для будущих работ, целью которых станет определение молекулярных и генетических истоков речевых расстройств, связанных с аутизмом, инсультом, заиканием и болезнью Паркинсона.

«Теперь мы можем углубиться в исследование не только конкретных генов, участвующих в обучении и развитии вокального аппарата, а и рассматривать геном в целом, весь комплекс, которым соответствующие гены регулируются, – заявил ведущий автор работы Ричард Уилсон. – Там есть ряд сложностей, которые мы только начинаем видеть. По этой информации можно судить, как, на каких молекулярных уровнях происходит развитие способности петь и говорить у птиц и людей соответственно».

Известно, что у певчих птиц пение является почти исключительно мужским занятием: самцы исполняют самкам серенаду. Птенцы, слушая своих отцов, учатся петь. Как выяснили ученые, сначала молодая птица просто беззаботно чирикает, но затем начинает достаточно точно подражать песням своего отца. Со временем же птенцы понимают смысл песни и затем передают его следующему поколению.

То, что зебровые амадины учатся петь таким известным способом, причем, как удалось выяснить в ходе настоящего исследования, многие их гены есть также и в организме человека, позволяет ученым сделать вывод, что эти певчие птицы могут стать своего рода важной моделью для понимания развития речевого аппарата у людей.

«Геном зебровой амадины будет ценным инструментом для нейробиологов», – утверждает один из авторов работы, Уэс Уоррен из Вашингтонского университета. – Они теперь могут проводить исследования с целью определить в мозге зебровой амадины основной набор генов, которые участвуют в процессах восприятия и воспроизведения песни. После этого можно смотреть, есть ли отклонения этих генов в организме людей, обладающих речевыми расстройствами».

Предыдущие исследования показали, что в процессе восприятия новой песни участвуют порядка сотни генов. Сейчас, когда ученые смогли расшифровать геном целиком, ум удалось определить, что во время обучения птицы новой песне задействованы порядка восьмисот генов. При этом многие гены, вовлеченные в процесс, действуют не так, как обычно, то есть не кодируют белки. Вместо этого ДНК из этих генов транскрибируется (иными словами, переносится) на короткие отрезки так называемых некодирующих РНК, которые контролируют экспрессию других генов в мозге зебровой амадины, участвующих в процессе обучения и использования вокального аппарата. Некодирующие РНК, как уже довольно давно известно, играют ключевую роль в развитии разного рода процессов в организме человека и животных и эволюции высших организмов. Авторы работы в Nature полагают, что именно некодирующие РНК могут быть «движущей силой» разработки вокального аппарата у певчих птиц.

Зебровая амадина стала второй (после курицы) птицей, чей геном был расшифрован.

Но в отличие от цыпленка, который просто «квохчет», но не общается, зебровая амадина обладает аппаратом, необходимым для распознавания и восприятия пения других птиц.

Сравнение геномов зебровой амадины и курицы позволило также определить ряд отличий между ними, что позволяет предложить несколько вариантов эволюции, которая в итоге и привела к появлению певчих птиц. Эти варианты в скором будущем получат еще одну возможность проверки: к концу года ожидается завершение работы по расшифровке генома попугая.