Рыбы научили человека говорить

Феномен человеческой речи до сих пор остается малоизученной областью. В настоящее время учёные не только не в состоянии полностью выделить генетические предпосылки, обеспечивающие людям речевые способности. Сам эволюционный процесс, который за миллионы лет привел к формированию современного речевого аппарата, до сих пор остаётся предметом дискуссий.

Звуковые сигналы животных очень сильно отличаются по своему назначению. Это могут быть звуки, сопровождающие брачные игры, они могут сигнализировать об опасности для всего коллектива или нести индивидуальную угрозу кому-то из конкурентов и хищников. Для самого интересного нам животного – человека – звуки выполняют все перечисленные и множество иных, чисто человеческих функций.

Не менее разнообразны и механизмы, с помощью которых различные организмы подают друг другу голосовые сигналы. Эти способы сильно отличаются даже у обитателей суши – земноводных, птиц и млекопитающих. А если добавить к рассмотрению и рыб, некоторые виды которых вовсе не так немы, как принято считать, то легко предположить, что эволюция голосового аппарата претерпела в ходе развития фауны несколько независимых этапов, и каждый раз голосовые способности различными классами животных изобретались заново.

Трудно представить себе, что все звуки – будь то пение птиц, истошные вопли котов по весне, кваканье лягушек и серенады под окнами любимых женщин – имеют единое происхождение. Земные позвоночные используют для произнесения звуков вибрирующие воздухоносные каналы – гортань в случае млекопитающих и земноводных, или сиринкс – так называемая нижняя гортань у певчих птиц.

Рыбы же и вовсе лишены гортани, и более того, они не имеют даже какого-либо воздухоносного сосуда, соединенного со ртом. Звуки они издают с помощью воздушного пузыря, который подавляющее большинство видов рыб использует для контроля плавучести или как вспомогательный дыхательный орган. Для этого рыбы заставляют с сумасшедшей скоростью сокращаться мышцы своего тела, вибрация которых передается и воздуху, заполняющему плавательный пузырь. Здесь же происходит и усиление этого звукового сигнала.

Наличие в природе «говорящих» рыб наталкивает на мысль, что зарождение отделов нервной системы, отвечающих за голосовые способности, могло произойти задолго до выхода животных на сушу и их разделения на классы, отряды, роды и виды.

За доказательство этой гипотезы и взялся профессор Эндрю Басс из Корнельского университета со своими коллегами. Результаты этой работы опубликованы в последнем номере Science.

Подопытными животными стали три вида батрахоидных рыб, способных издавать громкие звуки, – два прибрежных вида рыб-жаб (Opsanus beta и Opsanus Tau) и тихоокеанская рыба-мичман. Голос эти рыбы подают либо в период спаривания для привлечения партнеров, либо для защиты себя и своей территории от хищников и интервентов. Эти представители класса лучеперых рыб научились сокращать свою брюшную мышцу с частотой около двухсот герц, что является рекордом для известных науке позвоночных.

Специалисты изучили пространственное распределение сети нейронов в задней ромбовидной части головного мозга, отвечающей за голосовые данные. Для этого они пометили различные участки мозга развивающихся мальков с помощью люминесцентных маркеров и наблюдали за развитием головного мозга с помощью сканирующего конфокального микроскопа.

Басс обнаружил, что двигательные нейроны, которые обеспечивают рыбам способность издавать звуки, локализованы в клювовидной области спинного мозга и ромбомере 8 головного мозга – самой задней части развивающегося мозга мальков. Кроме того, ученые описали и области мозга, которые находятся несколько выше и обеспечивают необходимую ритмичность движений рыб. Эти нейроны также располагаются в ромбомере 8 по бокам от двигательных нейронов.

Такая организация «голосовых» нейронов рыб полностью совпадает с устройством голосовой системы и лягушек, и птиц, и даже млекопитающих.

А значит, голосовыми способностями все мы, скорее всего, обязаны общему предку. Причем предок этот плавал в море, по всей видимости, еще до разделения костистых рыб на лучеперых и лопастеперых более 400 миллионов лет назад.

Тем не менее, ожидать скорого прогресса в изучении эволюции голосового аппарата животных вряд ли стоит. Дело в том, что такая работа требует наличия голосового аппарата у морских рыб, занимающих на эволюционном древе промежуточную позицию между лучеперыми и человеком – например, акул, скатов и химерообразных цельноголовых рыб. Однако представители всех этих родов и видов хранят молчание.

Развитие теории сдерживает и то обстоятельство, что в животном мире нет единства в способе передачи импульсов от голосовой области мозга к мышцам. Рыбы используют для этого затылочный нерв, птицы применили так называемый подъязычный нерв, а земноводные и млекопитающие используют вагальный нерв, связанный у человека с блуждающим нервом.

Схожесть и, вероятно, единое происхождение голосовых возможностей всех позвоночных ставят и другие вопросы.

Например, как возникла и насколько распространена способность к обучению новым звукам?

У многих животных такая возможность имеется – помимо сразу приходящих на ум попугаев и человека, её наличие доказано, например, у китов, многих певчих птиц и даже летучих мышей.

Была ли эволюция этой способности поступательной? Развивались ли все известные ученым поведенческие особенности животных, связанные с голосовыми сигналами, одновременно с развитием голосовых структур мозга, или природа каждый раз делала шаг назад и заставляла птиц и зверей заново разрабатывать новый язык?

Историю эволюции речи еще предстоит написать, и, судя по всему, она будет совсем не скучной.