Біологи вирахували генетичне коріння промови людини

"Ми першими в світі перевірили, як впливають зміни в будові FOXP2 на клітини людини, і з`ясували, що мозок людей вже при народженні підготовлений до мови, в той час як дитинчата шимпанзе нічим подібним не володіють", - Говорить в прес-релізі університету Гешвінд (фото UCLA).

Як так вийшло, що ми, люди, можемо говорити, а наші досить-таки близькі родичі шимпанзе - немає? Американські фахівці провели масштабне дослідження, в ході якого спробували розібратися, що стало справжньою причиною настільки критичного відмінності. Чи так важливо розвиток мозку з роками або ж за все відповідають наші гени?

Вербальне спілкування людей між собою вважається однією з основних відмінних рис людини, що відокремлюють його від решти світу тварин. Нехай ця межа умовна і ті чи інші прояви мови (так само як і усвідомлення, сприйняття вимовних і чутних звуків) у тварин все ж є. Але незаперечний факт, що до рівня людини вони не дотягують.

У чому полягає унікальність Homo sapiens, вирішили достеменно з`ясувати генетики з університетів Каліфорнії в Лос-Анджелесі (UCLA) і Еморі (Emory University). Вони припустили, що "виною" тому наші гени. Втім, вчені в цьому були, звичайно ж, далеко не першими, але дана група фахівців вперше провела настільки велике дослідження генетичних основ появи мови у людей.

Досить давно відомо, що центральним геном, відповідальним за правильний розвиток мови у людини, є FOXP2. Цей ген кодує білок з тією ж назвою, завдяки якому FOXP2 може контролювати роботу інших генів.

Колишні дослідження показали, що коли цей ген инактивирован, у людей розвиваються серйозні проблеми з промовою (складанням фраз) і вимовою звуків.

Не виключено, що для такого радикального відмінності в мовних можливостях людини і шимпанзе досить було переставити в "гені мови" всього дві амінокислоти. Однак пояснити абсолютно всю різницю між видами однопроцентним відмінністю їх ДНК було набагато складніше (ілюстрація San Francisco State University).

Однак FOXP2 присутній і у деяких тварин (птахів, рептилій і навіть риб). За логікою виходить, що за появу мови у людини відповідає не він. Одні наукові групи стали шукати інші "гени мови", Інші - продовжили детальне вивчення роботи FOXP2.

Подальші дослідження показали, що FOXP2 майже не змінювався під час еволюції ссавців (аж до часу поділу людини і шимпанзе). Однак близько 200 тисяч років тому ген почав здобувати свої "людські" риси.

Останнє було встановлено групою німецьких вчених в 2002 році. Біологи тоді виявили, що у шимпанзе білки, які кодуються версією цього гена, мають деякі відмінності від людських. Це може означати, що у людей FOXP2 функціонує по-іншому. Звідси і унікальні лінгвістичні здібності.

Ще один крок до розуміння процесів, що відбуваються зробили в нинішньому році генетики з інституту еволюційної антропології Макса Планка (Max-Planck-Institut f r evolution re Anthropologie). Вони впровадили людську версію гена в ДНК миші.

Звичайно, гризуни від цього не заговорили по-людськи: все-таки здатність до мовлення - навичка комплексний. Але проведені тоді дослідження показали, що вокализация тварин змінилася. Крім того, у відділах мозку мишей (тих, що пов`язані з промовою у людей) нейрони змінили свою будову і активність. А це вже щось!

Деякі антропологи вважають, що розвитку мови у нас і, можливо, у неандертальців посприяло особливу будову під`язикової кістки (hyoid bone). Внизу: копії відповідних кісток людей і тварин (фото з сайтів listverse.com і boneclones.com).

Більш детальним дослідженням зайнялася група вчених під керівництвом Женев`єви Конопки (Genevieve Konopka) і Деніела Гешвінд (Daniel Geschwind) з університету Каліфорнії в Лос-Анджелесі. Біологи виростили в чашках Петрі колонії клітин мозку, у яких був відсутній ген FOXP2.

Потім однієї частини клітин була впроваджена людська версія гена, а другий - від шимпанзе. Після цього фахівці простежили за експресією генів, процесом перекладу інформації ДНК в працюючі білки клітини і зареєстрували, на яких генах і як відбилися ці зміни.

У своїй статті в журналі Nature вчені пишуть, що з сотень підвладних FOXP2 генів вдалося виокремити 116, які реагували на активацію людської версії не так, як на ген, узятий у мавп. "Визначивши склад цієї групи, ми придбали в свої руки набір інструментів, що дозволяють впливати на людську мову на молекулярному рівні", - Заявляє Конопка.

Ця добірка генів, швидше за все, теж брала участь в еволюції мови і мови, так як багато її складові контролюють розвиток мозку або ж пов`язані з пізнавальними здібностями. Частина генів визначає поява і контролює рух тканин обличчя і гортані (які, як відомо, активно беруть участь в артикуляції).

На цій складній схемі показані відносини FOXP2 і його 116 "підлеглих". Червоними лініями відзначені взаємодії, що зустрічаються як у людей, так і у шимпанзе, синіми - відмінні. Великим шрифтом і великими зеленими колами вчені виділили найбільш "затребувані" гени (ілюстрація UCLA).

Попередні дослідження Гешвінд еволюції тих самих 116 генів показали, що у них була приблизно одна і та ж історія. "Можливо, вони змінювалися всі разом, як би в зв`язці", - Міркує вчений.

Деніел також зазначає, що, незважаючи на доведену важливість FOXP2, він не став би називати його "геном мови". Можливо, FOXP2 - лише частина якоїсь групи, або ж він не є першою ланкою ланцюга (його роботою також управляє якась невідома досі субстанція), пояснює біолог.

Гешвінд говорить про це не просто так. Його група провела другий експеримент: порівняла активацію генів у дорослих тканинах мозку людини і шимпанзе. Виявилося, що існує частковий збіг в роботі тих генів, активність яких відрізнялася в мозку людей, і тих, що по-іншому контролювалися людської версією FOXP2.

А як щодо папуг? Адже вони хоч і не розмовляють самі, але досить-таки непогано копіюють мова людей. Питання поки залишається відкритим, проте багато зоологів вважають, що це лише своєрідна мімікрія. На фото африканський сірий папуга Алекс (Alex), який прославився своїми нестандартними здібностями на весь світ (фото з сайту wordpress.com і economist.com).

"Ключовим є питання не як, а навіщо з`явилася мова, - вважає Дерек Бікертон (Derek Bickerton), Професор лінгвістики Гавайського університету. - Ми почали говорити і спілкуватися не автоматично. Якщо інші тварини спокійно обходяться без мови, значить, вона їм просто не потрібна. У нашого ж виду була така необхідність". На фото обкладинка книги Дерека "Мова Адама: Як люди створили мову, як мову створив людей" (Adams Tongue: How Humans Made Language, How Language Made Humans) (фото macmillan).

Поки рано робити якісь висновки, але велика ймовірність, що більша частина відмінностей в мозку Homo sapiens і шимпанзе (по мовній лінії) пояснюється лише двома невеликими змінами в одному гені. "Якщо це правда, було б просто неймовірно", - Говорить Вольфганг Енард (Wolfgang Enard) з інституту еволюційної антропології Макса Планка. (Від себе додамо, що це знову підкреслить плавність переходу здібностей від шимпанзе до людини.)

"Ця робота - початкова точка, основа всіх майбутніх молекулярних досліджень, присвячених вивченню еволюції мови", - Додає нейробіолог Пашко Ракич (Pa ko Raki ) з Єля.

Прокоментувала нинішню роботу і професор Фаранех Варгха-кхаді (Faraneh Vargha-Khadem) з університетського коледжу Лондона. Вона займається порушеннями мови пацієнтів, зумовленими генетичними відхиленнями (і в активності FOXP2 зокрема).

Професор погоджується з висновками нинішньої наукової групи і зазначає, що у її хворих часто зустрічається викривлена форма нижньої частини обличчя (що ще раз підтверджує: вплив FOXP2 - багатогранне). Можливо, шимпанзе не можуть говорити через ті ж фізичних відхилень. Людина не могла б танцювати, не будь у нього ніг, порівнює Варгха-кхаді.

Так, ніхто з наших братів менших, включаючи настільки близьких нам шимпанзе, не може спілкуватися так само осмислено і повноцінно, але при цьому коні, наприклад, використовують якусь подобу слів, мавпи начебто розуміють граматику і розрізняють голоси, а сурикати - інтонації родичів . Може, вони і зодягли б свої думки в слова, але у них немає відповідних генетичних передумов.

Фаранех підтримує Деніела і в питанні комплексного підходу до розвитку мовлення у людей. Не варто концентруватися лише на одному гені і його численних підопічних, вважає вона.

Крім того, Варгха-кхаді передбачає, що FOXP2 дав людині лише фізичну можливість заговорити, але це не пояснює, як абстрактні ідеї матеріалізувалися в стародавньому людському мозку в слова, як з`явилися вищі пізнавальні навички. І з цим ще доведеться розбиратися.

Часто порушення мови спостерігаються у людей, що страждають на аутизм або на шизофренію. Нинішнє дослідження, розкриваючи справжні причини таких відхилень, дає поштовх новим роботам, в ході яких учені напевно визначать, що заважає мозку нормально сприймати мову, придумають відповідні ліки (фото Momma Rolle / flickr.com).

Втім, і власне з вимовою вченим працювати ще дуже довго. Адже якщо вдуматися, "рух усіх тих москалів, що відповідальні за вимову, - це теж маленьке чудо", - Говорить Варгха-кхаді. Щоб відтворити послідовності звуків так, щоб вони були зрозумілі слухачеві, потрібно теж пройти дуже довгий шлях розвитку.

Якихось особливих, неймовірних переваг у людини поки виявлено не було. Може, деякі тварини вже рухаються цим шляхом, поступово і непомітно доганяючи людей?