Текст книги "Одиссея голоса. Связь между ДНК, способностью мыслить и общаться: путь длиной в 5 миллионов лет"

Прежде всего надо создать место для резонаторной полости. Надо создать для нее структуру, на одних участках инертную, чтобы наши анатомические ориентиры были постоянны, и упругую на других участках, чтобы могло возникнуть волнообразное движение. Человек в отличие от примата может говорить, однако с формальной точки зрения лишь потому, что его гортань опустилась в шею. Впечатляющая миграция гортани на 7–8 см вниз, последовавшая за принятием Homo sapiens вертикального положения, является кофактором, необходимым для образования человеческого голоса; другим кофактором является, разумеется, мозг.

Но всегда ли гортань была расположена на уровне пятого шейного позвонка? Разумеется, нет. Младенец до восемнадцати месяцев может беспрепятственно сосать и дышать одновременно. Он ведет себя так же, как человекообразные обезьяны и все те млекопитающие, что способны пить и дышать одновременно на протяжении всей своей жизни. Так, лев, газель или пантера, стремясь как можно скорее утолить жажду, при этом продолжают насыщаться кислородом, а потому могут резко сорваться с места и убежать от хищника.

Между первым и восемнадцатым месяцем гортань младенца опускается с уровня второго шейного позвонка до уровня пятого. Теперь младенец может либо пить, либо дышать, но оба действия одновременно совершать уже не может. У него формируется резонаторная полость, позволяющая ему развивать членораздельную речь. Обезьяна не сможет сделать этот шаг вперед на пути эволюции, потому что ее гортань по-прежнему расположена высоко. Местоположение гортани отличает нас от других приматов. Разумеется, основное значение имеет размер мозга. Но именно совокупность факторов, явивших собой волшебство эволюции, гармонично сформировавшей все наше тело, генетическая связь, вторичная по отношению к прогрессивным мутациям ДНК, стали создателями членораздельной речи: человеческого голоса. Однажды человек сделал решающий шаг на пути произнесения членораздельных звуков. Он не говорил. Но вдруг заговорил. Его язык резко отличался от ворчанья обезьян. С помощью радиотелескопического исследования доказали, что младенец дышит, глотает и издает звуки таким же образом, как и шимпанзе.

В результате поразительных находок, сделанных при раскопках в XX веке, и в частности в ущелье Олдувай в Танзании, африканском уголке, где с наибольшим успехом ведутся поиски наших корней, Луису Лики и Иву Коппенсу удалось обнаружить первые свидетельства появления человеческого голоса. Принимая во внимание форму черепа, отпечатки, оставленные мозгом на внутреннем своде черепной коробки, говорят о том, что угол между черепом и шейными позвонками и резонаторная полость позволяли образование речи и артикуляцию гласных, что означает, что более 3 млн лет назад человек мог говорить. Как точно заметил Джеффри Лайтман, самым важным этапом эволюции Homo erectus помимо мозга, несомненно, явилось формирование резонаторов.

Голосовая машина времени

Если бы можно было отправить машину времени в прошлое, мы бы могли наблюдать, как 15 млн лет назад самые первые приматы общались посредством урчания, воплей и криков. Длинные голосовые складки шимпанзе выгнуты так же, как у человека, но в меньшей степени. Глотка шимпанзе приспособлена прежде всего для дыхания и в меньшей степени – для общения. В процессе эволюции голосовое общение отшлифовало структуру голосового инструмента. На вершине эволюции органов гортани находится гортань человека. Его голосовые складки длинные, изогнутые, но их вибрационные края маленькие и нежные, а их трение напоминает движение смычка по струне скрипки. Только у человека эпителий голосовых складок имеет три слоя. Его голосовые складки обладают голосовым диапазоном, способным дойти до трех октав. Расширение грудной клетки, эластичность реберного аппарата дают возможность контролировать выдох и способность накапливать значительное количество воздуха, чтобы получился как можно более звучный голос.

В доисторическом мире человек постоянно пребывал в поисках пищи, бегал по суше, его язык совершенствовался. Племенные вожди управляли посредством голоса. У самцов властный голос. Не могу утверждать, что эволюционировало первым: гортань или мозг, но есть основания полагать, что эта эволюция произошла синхронно во всех анатомических образованиях, которые мы описали. Ряд образований присущ только человеку, будь то опускание гортани, формирование мясистых губ, валики которых смотрят наружу, формирование собственного эпителиального слоя у голосовых складок, специальных участков мозга, таких как центр Брока и центр Вернике… В этой эволюции человек является всего лишь говорящим звеном класса млекопитающих. Интеллект, способность к адаптации, произнесение гласных являются необходимыми составляющими эволюции языка.

Потребует ли язык завтрашнего дня иных форм речевой деятельности, всегда ли в основе этой деятельности будет находиться человеческий голос? Станет ли телепатия новым средством коммуникации? Является ли человек первым звеном вида Homo vocalis?

Ископаемый голос

Человеческий голос нематериален и не оставляет следов. Поэтому исследовать его происхождение невозможно. И все же неосязаемый ветер оставляет свою подпись на склонах гор.

Речь, голос, фонемы, гласные, согласные являются неосязаемыми элементами, и найти непосредственные ископаемые следы их невозможно. Однако косвенные свидетельства ископаемого голоса существуют.

3,6 млн лет назад по саванне ущелья Олдувай в Танзании шли рядом мужчина и женщина. Время сохранило их следы, обнаруженные Мэри Лики в 1978 году. Ступни отпечатались на глинистой почве. По вулканическому пеплу установили дату прогулки. Анализ шагов позволил определить ритм движения, давление на почву, размеренность и, я бы даже сказал, легкость их походки. А неподалеку от того места нашли окаменевшие черепа с узкими слуховыми проходами.

Отпечаток бороздок на внутренней стороне древних черепов свидетельствует о том, что парочка, скорее всего, вела беседу о погоде. Их слепки позволяют нам увидеть извилины коры головного мозга, являющиеся неизгладимым следом эволюции нашего голоса, нашей речи, нашей мысли. Эти же слепки отражают конкретное строение мозга, и можно с удивлением констатировать, с одной стороны, необычайное сходство между родом Homo и человекообразными обезьянами, а с другой – их впечатляющие различия.

Человек рождается для перемен: ископаемый мозг

При сравнении мозга человекообразных обезьян с мозгом Homo sapiens sapiens поражает превосходящий уровень развития последнего. Похоже, существует качественная закономерность, скачок от одного к другому, метаморфоза в непрерывном процессе. И лишь одно не ясно в этом переходе: почему мозг человека после рождения продолжает так интенсивно расти?

Человек является единственным млекопитающим, у которого наблюдается интенсивный рост мозга. Разумеется, мозг растет до появления младенца на свет, но он и потом растет очень быстро и продуктивно. Череп новорожденного удивительно похож на череп шимпанзе. Но проходит несколько лет, и разница становится разительной. Череп ребенка приобретает присущую человеку форму, и его главная сила – мозг – занимает отведенное ему место. Объем мозга взрослого человека в три с половиной раза превосходит объем мозга новорожденного. Все происходит так, словно период вызревания продолжался девять месяцев в матке и двенадцать месяцев вне ее. Только к восемнадцати месяцам оформляются необходимые составляющие Homo sapiens sapiens: лепет, понимание речи, основы прямохождения, понижение гортани, вертикальное положение тела.

Процесс увеличения мозга до того объема, какой мы имеем сегодня, на протяжении 3 млн лет претерпел ряд изменений. У современных новорожденных объем мозга при рождении равен приблизительно 400 см³, а у взрослого человека он составляет примерно 1005 см³. Череп взрослого Homo habilis, жившего несколько миллионов лет назад, был гораздо меньше, равно как и младенцы рождались значительно более крохотными. Это мы знаем точно, потому что у самок Homo habilis вагинальный канал был значительно уже, чем у современной женщины. В те времена формирование в ex utero происходило в тех же пропорциях, что и у современного человека.

Сохраняя пропорциональное соотношение, наш мозг в десять раз больше мозга рептилий и в сто раз больше мозга амфибий. По абсолютному объему мозг китов, дельфинов и некоторых приматов превосходит мозг человека. Но мозг человека превосходит их в объеме при сопоставлении объема мозга с объемом массы тела. Действительно, мозг занимает всего 2 % от массы тела, однако он большой гурман. Он поглощает 20 % метаболитов всего тела. Чтобы действовать быстро и эффективно, ему нужна определенная температура, определенное артериальное давление и определенный процент постоянно присутствующей глюкозы. Если одной из этих составляющих начинает не хватать, индивид начинает ощущать беспокойство. Головная боль, головокружения, замедление деятельности, судороги являются сигналами тревоги. Мозг расходует большое количество энергии и наглядно демонстрирует необходимость регулярного сбалансированного питания, чтобы, невзирая на возраст, питать необходимой энергией развитие нашего мозга.

Ископаемая гортань: черпаловидные хрящи – ключ эволюции

Так же как отпечатки, обнаруженные на внутренней стороне найденных при раскопках черепов, как следы, отпечатавшиеся на глине, так и находка гортани, нижней челюсти или подъязычной кости являются косвенными доказательствами членораздельной речи наших далеких предков.

Гортань, необходимый инструмент нашего голоса, также содержит сведения о нашем прошлом. Она состоит из мышц, хрящей и складок. Как оказалось, мельчайшие, размером не более нескольких миллиметров в окружности, составляющие гортани подробно информируют нас об эволюции голосового аппарата от обезьяны к человеку. Эти составляющие называются «черпаловидными хрящами». Расположенные симметрично, они могут раздвигаться и сдвигаться, сокращая или растягивая голосовые складки, также симметричные. Изучение этих крошечных косточек доктором Лампертом в 1926 году позволило лучше понять эволюцию гортани. Промежуток между голосовыми складками проходит между черпаловидными и перстневидными хрящами. Перстневидный хрящ расположен у основания гортани, там, где она переходит в трахею. Ламперт анализирует фасеты этого сочленения у обезьян и у человека. Угол отклонения перстнечерпаловидного сочленения по отношению к горизонтальной линии увеличивается по мере эволюции к человеку. У отряда лемуровых этот угол равен 25°, у капуцинов или обезьян-ревунов – 45°, у шимпанзе – 55°. У человека угол равен 60°. Благодаря такой ангуляции складки в положении натяжения могут колебаться от 0 до 60°. Гортань может приподниматься и вибрировать еще быстрее и эффективнее. Совокупность движений аппарата гортани в трехмерном пространстве явно улучшилась. Эволюция ангуляции от лемуровых до Homo sapiens началась почти 15 млн лет назад. С тех пор человек может управлять своим голосом.

Из ангуляции составных частей голосового аппарата гортани проистекает специфическая форма нашей полости гортани. Она образована пятью стенками, играющими важную роль в обособлении перстнечерпаловидных сочленений. Такое строение гортани свойственно исключительно человеку. У других млекопитающих мы обнаруживаем только четыре стенки. Дыхательная полость у человека более широкая, она позволяет вместить большой приток воздуха, главным образом во время бега. Полость гортани также располагает достаточным запасом кислорода во время дыхания, которое поглощает максимум воздуха в минимум времени. Так что маленькие черпаловидные хрящики являются не единственными механическими элементами, участвующими в процессе голосообразования.

Заполненные пространства и пустоты внутренней поверхности коробки черепа

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, собранной рецепторами органов чувств, а следовательно, и при ответе на эту информацию. В том, что касается реализации речи и человеческого голоса, у Homo habilis мы впервые отмечаем углубление от выпуклости левой височной доли напротив центра Брока, зоны организации устной речи. Центр Вернике является зоной понимания устной речи. Эти слепки являются неопровержимыми свидетельствами того, что связь голоса с мозгом устанавливается с появлением Homo habilis. Ведущая моторная зона, управляющая рукой, является смежной с зоной, управляющей голосом. Быть может, поэтому мы «разговариваем руками».

Изучаем стоянку

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.

От эмбриона к новорожденному – всего-то 2 млрд лет

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.

Ген речи: революционный концепт

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.

Африканская праматерь голоса

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.