Одиссея голоса. Связь между ДНК, способностью мыслить и общаться: путь длиной в 5 миллионов лет
Шрифт:
Костистые выросты на месте церебральных извилин и рельеф корковых зон, сформированный менингеальной венозной сетью, составили церебральную картографию мозга предка Homo vocalis. Асимметрия левого полушария мозга существует уже несколько миллионов лет, и чаще всего в ущерб правому полушарию. Такое развитие соответствует специализации каждого участка мозга, связанного, например, с развитием функциональной асимметрии движения рук, что имеет кардинальное значение при изготовлении инструментов и выполнении голосовых движений. Плотность менингеальной венозной сети в передних отделах мозга отражает повышенную церебральную активность этой зоны. Эта часть мозга управляет сложными связями между физической и общественной средой. Слепки внутренней поверхности черепа показали расширение теменной зоны, играющей основную роль при анализе информации,
Особенно интенсивно мозг развивается в окружении культурной среды. Люди объединяются в племена. Изготовляют инструменты, оружие, делают рисунки. Когда на Земле наступает похолодание, они вынуждены собираться в укрытиях, чтобы защитить себя от холода. Хижины и пещеры становятся центрами культурного обмена, обмена словами, а через него и создания новых слов. Главным объединяющим моментом становится огонь, пищу принимают вместе. Но, когда климат потеплел, надобность в таких пристанищах отпала. Племена объединяются прежде всего для добывания пищи. В Эфиопии находят стоянки древнего человека, возраст которых колеблется от 2,4 млн лет (самые древние) до 1,3 млн лет. Овладение огнем произошло, без сомнения, примерно 1,4 млн лет назад. В ущелье Олдувай археологи обнаружили остатки обожженной глины. Видимо, Дарвин был прав, когда с уверенностью заявил, что Африка является колыбелью человечества. Классификацией животного мира мы обязаны шведскому ученому Карлу Линнею, жившему в середине XVIII века. Он первым поместил Homo sapiens рядом с шимпанзе.
Открытие первых человеческих костей подтвердило правильность теории эволюции. Для более глубокого изучения эволюционного процесса на помощь призвали бесконечно малое. С 1954 года исследователи анализируют иммунные системы, и в частности цепочки гемоглобина. Это белок, исходно содержащий 574 аминокислоты, распределенные по четырем различным цепочкам, образующим трехмерную шарообразную структуру (две цепочки альфа из 141 аминокислоты и две цепочки бета из 146 аминокислот). Такая структура стабильно повторяется во всех наших эритроцитах, иначе говоря, 6 миллионов миллионов миллионов раз. Если произойдет замена только одной из 574 аминокислот, молекула гемоглобина перестанет безотказно выполнять свои функции, а именно доставлять кислород к органам и тканям нашего тела. Исход, скорее всего, будет фатальным.
Молекулярная антропология родилась из исследования иммунной системы. Молекулярные часы – поистине впечатляющий замысел. Мутации, даже если они могут быть случайными, похоже, подчиняются хронобиологии, периодическому пространственно-временному циклу: мутация 0,26 % ДНК происходит каждый миллион лет.
Сравнение ядерной или хромосомной ДНК человека с аналогичными ДНК шимпанзе позволяет заключить, что 8 млн лет назад у нас был общий предок. К шимпанзе, передвигающемуся на двух ногах от случая к случаю, присоединился человек, передвигавшийся только на двух ногах. Постоянное прямохождение повлекло за собой особое положение позвонков, а также различные изгибы позвоночника. Изгиб, расположенный точно под основанием черепа, как нельзя лучше дает возможность для расширения полости черепа и создает условия для лучшего развития коры головного мозга, равно как и для опускания гортани и подъязычной косточки.
В то же время изгиб крестца входит в крылья таза и во время родов заставляет новорожденного поворачиваться и выходить головой вперед, а не назад, как у всех остальных млекопитающих.
Существует ли ген речи, способный объяснить быстрый переход от Homo habilis, предка, приспособленного к жизни среди деревьев, к великолепно приспособленному для ходьбы и бега Homo ergaster, для которого развитие левого полушария, без сомнения, являлось самым важным? Изучение найденных при раскопках черепов засвидетельствовало, что по сравнению с sapiens ergaster обладал особенно развитым левым полушарием. Команда Вольфганга Энарда и Сванте Паабо открыла ген, ответственный за речь, – ген FOXP2. Оказалось, что этот ген должен находиться на двух аллелях седьмых хромосом. Иначе говоря, для формирования нормальной речи необходима бинарная копия FOXP2. У человекообразных обезьян эти аллели отсутствуют. Есть основания полагать, что ген FOXP2 ответственен за развитие голоса, а значит, и за артикуляцию, и, как следствие, за контроль гортани, рта и других элементов резонаторной камеры. Исследования Института Макса Планка в Лейпциге и Оксфордского университета позволяют признать недостающим звеном эволюции ни больше ни меньше как мутацию одного гена, ставшего необходимым для формирования человеческого голоса. Всю важность этого гена мы начинаем понимать при таких нарушениях речи, как дислексия.
Для всего населения планеты данная мутация, скорее всего, станет причиной возникновения речи.
Ошибка митохондрии
Благодаря ДНК – опять она, но уже не на ядерном, а на митохондриальном уровне – мы, возможно, смогли бы отыскать нашу праматерь. «Бутылочное горлышко эволюции» видов представлено в теории, выдвинутой в 1987 году Аланом Вильсоном и его сотрудниками из Университета Беркли в Калифорнии: «Митохондриальная Ева». Они исследовали митохондриальную ДНК у 147 женщин, представлявших все населяющие нашу планету расы. И она оказалась идентичной для всех.
Мы знаем, что во время оплодотворения сперматозоид проникает в яйцеклетку. Хвостик сперматозоида остается снаружи. Оплодотворяет яйцеклетку, где имеются 23 хромосомы, только головка сперматозоида, содержащая также 23 хромосомы. Основная разница между двумя структурами, которые создадут единое существо, заключается в том, что яйцеклетка и сперматозоид поставляют будущей новой клетке разный строительный материал. Одна сохраняет в себе ядро, цитоплазму и митохондрии – это яйцеклетка. Другой, сперматозоид, оставляет снаружи хвостик и передает потомству только ядро, без цитоплазмы и митохондрий. Сперматозоид передает только ядерную ДНК и вместе с ней такой пустячок, как пол ребенка. Помимо ядра митохондрия является единственной органеллой клетки, содержащей молекулу ДНК. Следовательно, у маленького человечка, получившегося в результате оплодотворения, в организме окажутся только те митохондрии, ДНК которых перешли к нему от матери. Если одна и та же мать находится у истоков всего народа, именуемого «человеками», то у нас у всех должны быть аналогичные митохондрии. Итак, теория «митохондриальной Евы» на примере исследования индивидов со всех пяти континентов показала, что все они обладали аналогичной митохондриальной ДНК, принимая во внимание молекулярные часы ДНК. Следует отметить, что митохондриальная ДНК содержит только 37 генов, распределенных по 16 569 нуклеотидам: по сравнению с ДНК ядра, обладающего 3 млрд нуклеотидов и от 25 000 до 30 000 генов, это очень мало.
На основании проведенного исследования выдвинут ряд гипотез.
Гипотеза первая: мы все являемся потомками одной матери, у которой не было родственников по восходящей линии. Она появилась в результате мутации ДНК. Но тогда почему находят ископаемые останки более древнего вида, появление которого молекулярные часы ДНК фиксируют примерно 200 000 лет назад? Такое предположение маловероятно.
Гипотеза вторая достойна научно-фантастического фильма. Человеческий род был полностью истреблен, выжила только одна супружеская пара. Мы являемся потомками этой спасшейся пары, изначально проживавшей на одном континенте, в одной местности, в одном селении, в одной хижине в центре Африки. Следовательно, ранее у нас были родственники по восходящей линии. И женщина, наша Ева, являлась членом многочисленного народа Homo sapiens, из которого выжила она одна и еще один или несколько мужчин. От этой трагической поры нас отделяют 200 000 лет.
Учитель из Чеддера: 9000 лет без изменений
В 1990-е годы в маленьком английском городке Чеддер был найден скелет возрастом 9000 лет. Как пишет Брайан Сайкс, имелась возможность выделить из скелета материал, пригодный для митохондриального анализа ДНК. Тот же самый анализ взяли и у учителя истории местной школы; в результате митохондриальная ДНК в обоих случаях оказалась практически идентична. Удивительная стабильность в течение 9000 лет!
Генетика и языки
Наверное, было бы слишком просто свести источник нашего голоса к одному геному. На нашей планете существует более 5000 языков. Их можно классифицировать. Корни слов, как корни генов, могут быть найдены у различных народов.
Сегодня мы знаем, что, если Африка стоит у истоков человеческого голоса, в ней помимо других существует группа языков банту, представленная 400 языками. Мы также знаем, что некоторые языки исчезли. Поэтому мы не можем говорить о генетическом источнике языков. В самом деле, вьетнамский ребенок, усыновленный английской или французской семьей, будет без акцента говорить на языке приемных родителей. И наоборот, если семья масаи, живущая на равнинах Танзании или Кении, усыновит ребенка из Западной Европы и станет обучать его суахили, он будет говорить на нем без акцента. Происхождение голоса обусловлено не только генетикой.