А когда генетики внедрили его мышам, те начали пищать более сложным образом
Как писатель, я обожаю язык и все творческие способы его использования, но как человек — я понимаю, что сложная речь — один из самых ценных инструментов, которые когда-либо создавал наш вид. Насколько известно учёным, ни одно другое существо не развило язык до такой степени, как мы. Именно поэтому исследователи так стремятся понять, как мы обрели эту способность.
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos
Ведь нашему виду пришлось эволюционно развить специальные анатомические особенности и нейронные сети, чтобы наши предки могли формировать слова и предложения и передавать их другим. Это уже достаточно хорошо изучено.
Что остаётся загадкой — это генетическая составляющая речи, ведь именно она направляла всю эволюцию наших черт и, следовательно, способности к сложной речи. Однако недавнее исследование может изменить ситуацию. Учёные выявили, по-видимому, специфический для Homo sapiens "языковой ген". Они даже внедрили его в мозг мышей — и те начали издавать более сложные звуки.
Ген NOVA1
Мы — не единственный вид, использующий звуки для общения. Многие, если не большинство, животные тоже общаются с помощью звуков, и некоторые виды применяют вокализации не только для сигналов тревоги.
Например, у слонов есть уникальные "имена", которыми они называют друг друга, и столько различных звуков и урчаний животом, что их можно было бы собрать в словарь. У китов тоже очень сложная система общения, которую некоторые учёные считают сопоставимой с человеческой.
Много лет учёные искали гены, связанные с эволюцией речи у животных, и кое-что уже нашли. Но особенно их интересует ген, который бы выделял способности человека к языку среди всех животных.
Со временем были выявлены некоторые гены, связанные с речью, общие для множества видов. Один из них — FOXP2, впервые открытый в 1998 году, но только в 2013 году его связали с речью. У человека есть FOXP2, но он также встречается у грызунов, птиц, рептилий и рыб. Однако мутации этого гена связаны с речевыми расстройствами у людей.
Но, как показало раннее исследование нейробиолога и врача Роберта Дарнелла из Рокфеллеровского университета, ген FOXP2 был и у неандертальцев, и у денисовцев — других древних человеческих видов. А значит, FOXP2 вряд ли объясняет уникальность Homo sapiens.
Зато Дарнелл также исследовал другой ген, связанный с речью, — NOVA1. Он обнаружил его у птиц и млекопитающих. Особенность NOVA1 в том, что однажды он мутировал, и в нём изменилась всего одна аминокислота. Так появился вариант I197V, который, как оказалось, встречается только у людей.
Команда генетиков из Рокфеллеровского университета и Центра квантитативной биологии Симонса в Нью-Йорке, включая Дарнелла, решила изучить этот вариант более детально — и была поражена результатами.
Исследование
Исследование состояло из двух частей и было опубликовано 18 февраля 2025 года в журнале Nature Communications.
Часть первая
Сначала учёным нужно было подтвердить: действительно ли вариант I197V NOVA1 встречается только у Homo sapiens?
С этой целью они проанализировали данные проекта расшифровки генома неандертальца и денисовца — двух наших ближайших вымерших родственников, с которыми мы скрещивались. Сравнивались геномы 650 058 современных людей, трёх неандертальцев и одного денисовца.
На основании многочисленных останков неандертальцев и доказательств того, что мы имели с ними потомство, учёные считают, что у них были анатомические возможности для речи.
О денисовцах известно меньше — найдены лишь фаланга пальца, несколько зубов и фрагменты костей. Этого недостаточно, чтобы понять, могли ли они говорить. Но с учётом того, что мы с ними жили и скрещивались, это вполне вероятно.
Результаты
Анализ показал: ни неандертальцы, ни денисовцы не обладали вариантом NOVA1 I197V. Он есть только у Homo sapiens. У вымерших видов осталась старая, "животная" версия NOVA1.
Для справки: Homo sapiens и неандертальцы разошлись от общего предка примерно 800–500 тысяч лет назад, а денисовцы отделились от неандертальцев около 400 тысяч лет назад.
Из этого следует, что мутация I197V произошла после расхождения с неандертальцами.
Кроме того, из 650 058 современных людей все, кроме шести, имели вариант I197V. Кто эти шесть — неизвестно. Учёные предполагают, что новая форма NOVA1 дала настолько большое эволюционное преимущество, что вытеснила оригинальный вариант.
Дарнелл, старший автор исследования, заявил от имени университета:
"Этот ген — часть масштабных эволюционных изменений в ранних Homo sapiens и, возможно, связан с происхождением устной речи. NOVA1 может быть подлинным ‘языковым геном’ человека — хотя, безусловно, он не единственный."
Когда подтвердилось, что I197V уникален для Homo sapiens, постдоктор Йоко Тадзима из лаборатории Дарнелла задалась вопросом: а что будет, если внедрить этот ген другому виду — например, мышам?
Часть вторая
Мыши — отличные коммуникаторы. Они используют ультразвуковые писки, особенно если детёныш отделяется от матери. Когда самцы взрослеют, они используют звуки, чтобы ухаживать за самками.
В этом эксперименте команда с помощью технологии CRISPR заменила мышиный ген NOVA1 на человеческий вариант I197V. Затем они записали и сравнили писк генно-модифицированных мышей с контрольной группой.
Результаты
Разница была поразительной: у изменённых мышей появилось 200 новых белков, многие из которых связаны с изданием звуков.
Даже новорождённые, рождённые в одном помёте с обычными мышами, пищали по-другому, чтобы привлечь внимание матери. Дарнелл пояснил:
"Все детёныши мышей издают ультразвуковые сигналы матери. Исследователи классифицируют их в четыре ‘буквы’ — S, D, U и M. Когда мы ‘транслитерировали’ писки мышей с человеческим вариантом NOVA1, они отличались от обычных. Некоторые ‘буквы’ изменились."
С возрастом изменения усиливались. Взрослые генно-модифицированные самцы издавали иные ‘песни’, чтобы привлекать самок. Как сказал учёный Эрих Джарвис:
"Они больше импровизируют. И качество, и количество писков заметно отличались у мышей с человеческим геном."
Это только начало
Замена NOVA1 у мышей явно повлияла на поведение, но Хуан Мануэль Бёкс предостерегает от поспешных выводов. Он объяснил, что мыши ограничены в обучении языку:
"Мышь — не типичный вокальный ученик. Она издаёт звуки, но они в основном врождённые. Это не как у нас."
Тем не менее, он считает, что это открытие вдохновит других учёных изучать взаимодействие I197V с другими языковыми генами, например FOXP2.
Также исследователи надеются, что изучение NOVA1 поможет понять эволюцию языка и, возможно, поможет в исследованиях речевых расстройств.
Лиза Файнестак, специалист по речевым наукам из Миннесотского университета, сказала Associated Press:
"Это хороший первый шаг к тому, чтобы начать изучать конкретные гены, влияющие на развитие речи."
Сдвиг в восприятии
Я не спорю с тем, что способности Homo sapiens к языку уникальны, особенно по сравнению с мышами, но и не стоит недооценивать это исследование.
Мыши — одни из самых используемых животных в науке не просто потому, что они маленькие, многочисленные и живут недолго. Они ещё и анатомически, физиологически и генетически похожи на нас, и примерно 95% белков, кодируемых их генами, идентичны нашим.
Но что, если внедрить ген I197V существам с более высоким интеллектом, вроде горилл или слонов? А что, если они станут умнее? Если мы сможем общаться с ними? Если они начнут развивать язык дальше?
Во мне, как в любителе научной фантастики, живёт желание написать об этом целую книгу. И, возможно, я это сделаю. Но даже в рамках научной реальности такая перспектива одновременно захватывающая, пугающая — и представляет этическую дилемму века.