Разные - Журнал «ОТКРЫТИЯ И ГИПОТЕЗЫ», 2012 №1

Выявление следов дыхания — серьезная проблема, которая должна решаться на основе междисциплинарных исследований.

ИЗ ТЬМЫ ВЕКОВ

ПЕРВОЕ СЛОВО ДРЕВНЕГО ЧЕЛОВЕКА

Многие животные общаются с помощью звуков, но ни у кого нет такого разнообразия, как у людей. За миллионы лет эволюция речевого аппарата позволила нам выработать богатый набор фонем и их вариантов.

Одним из важных изменений в теле человека позволившим ему обрести речь, стало уменьшение легочной альвеолы. Этот своеобразный воздушный мешок развит у всех приматов, а у человека он превратился в рудиментарный орган. По отсутствию характерного выступа подъязычной кости у скелетов наших предков можно определить, когда это произошло. У австралопитека афарского, жившего 3,3 млн. лет назад, он еще есть, а у гейдельбергского человека, вышедшего на сцену 600 тыс. лет назад, — уже нет.

Барт де Бур из Амстердамского университета (Нидерланды) задался целью услышать речь наших далеких предков. Для этого он построил из пластиковых трубок искусственный речевой аппарат человека. Исследователь пропускал через него воздух и записывал различные звуки. У одной половины моделей легочная альвеола была архаичной, а у другой — современной. Затем специалист воспроизвел звуки 22 добровольцам и попросил их определить, что это за гласные. Если они отвечали правильно, г-н де Бур проигрывал звук снова, но уже с добавлением шума, затруднявшего понимание. Если ответ был неверным, уровень шума, напротив, понижался.

Выяснилось: когда человек слышал звук, произведенный без участия легочной альвеолы, он мог его правильно определить при более высоком уровне шума.

Воздушные мешки служили своего рода большими барабанами речевого оркестра, резонируя на низких частотах и заставляя гласные сливаться. Отчасти из-за этого словарь австралопитека должен был быть очень примитивным по сравнению с нашим, поскольку слова «мир» и «мэр» должны были звучать для него одинаково.

Любопытно, что этот вывод подтверждают наблюдения за солдатами Первой мировой. Газ, которым их травили, порой увеличивал рудиментарные легочные альвеолы, и некоторые бойцы начинали говорить так, что понять их было сложно.

Так какими же могли быть самые первые слова? Обладавшему развитыми легочными альвеолами австралопитеку из всех гласных легче всего должен был даваться звук «у». Многочисленные исследования показали, что гласный проще произносить после согласного, а с «у» лучше всего идет «д». Получается «ду». Авторы фильма «Кин-дза-дза!» почти угадали…

ПЕЩЕРНЫЕ ЛЬВЫ

Термин «пещерный лев» не вполне корректен. Самые крупные представители семейства кошачьих своего времени жили, скорее всего, под открытым небом, не имели гривы и были охотниками-одиночками. Прозвище они получили в связи с тем, что их останки чаще всего находят в пещерах.

Эрве Бохеренс и его коллеги из Тюбингенского университета (ФРГ) проанализировали образцы костей 14 пещерных львов, обнаруженных в четырех пещерах Франции и Центральной Европы. Особи жили 40–12 тыс. лет назад. Ученые сжигали крошечные фрагменты костей (меньше миллиграмма) и определяли молекулярный состав остатка.

Эта технология недавно использовалась для определения рациона неандертальцев; к животным ее применили впервые. На сегодня метод достаточно точен, чтобы получить сведения о нескольких звеньях пищевой цепи. Например, можно понять, охотились ли львы на взрослых пещерных медведей или их детенышей (последние пьют молоко, и их химические «сигналы» совсем другие).

Как выяснилось, львы предпочитали медвежат, но их любимой пищей был северный олень, потреблявший, как и потомки, огромное количество лишайника. Таким образом, пещерный лев был довольно привередлив, в отличие от львов современных, которые едят почти все, что могут поймать.

Почему же они вымерли? Около 19 тыс. лет назад Европа начала теплеть. На смену прохладным степям приходила лесная чаща. Северным оленям это пришлось не по вкусу. Вместе с ними из Европы исчезли и те, кто на них охотился. Кстати, примерно в то же время вымерли и пещерные медведи.

Комментаторы отмечают, что исследование имеет слишком узкие географические рамки, чтобы судить обо всех пещерных львах, ареал которых простирался от Испании через Европу и Сибирь до северо-запада Северной Америки.

ДЕТСКИЕ ВОПРОСЫ

ПОЧЕМУ НЕТ ОБОНЯНИЯ У РЫБЫ?

Почему же нет? Конечно, у рыб есть обоняние! Вы замечали, что у рыб на голове есть ноздри? А ведь подавляющее большинство рыб через ноздри не дышит. Ноздри у них ведут в слепо замкнутые мешки. Тем не менее, через эти мешки создается ток воды. Вход в ноздрю у многих рыб разделен на два отверстия, и через одно вода входит, а через другое выходит за счет биения ресничек (это не такие реснички, как на наших глазах, а микроскопические подвижные выросты клеток).

Внутри мешков есть особые клетки обонятельного эпителия. На них тоже есть реснички, но неподвижные. Они погружены в слизь. Эти реснички и воспринимают запахи. От другого конца клеток отходят нервные отростки, из которых состоят обонятельные нервы. Они передают информацию о запахах в особый отдел мозга — обонятельные луковицы.

Наблюдения за поведением рыб показывают, что запахи играют важную роль в их жизни. У некоторых рыб найдены половые феромоны — пахучие вещества, служащие для привлечения особей противоположного пола. Есть у многих рыб и «феромоны тревоги» — они выделяются из кожи рыбы при ранении и служат для других рыб сигналом опасности. Лососи по запаху воды находят дорогу в родную реку, когда возвращаются из моря на нерест. Еще чаще рыбы используют обоняние для поисков пищи. Например, акулы чуют кровь раненой жертвы.

Сравнительно недавно выяснилось, что на клетках обонятельного эпителия есть очень разнообразные белки-рецепторы — особые молекулы, с которыми связываются молекулы пахучих веществ. Сравнение разных животных показало, что если разновидностей таких белков много, то обоняние развито хорошо — животное может различать много запахов и имеет тонкий нюх, то есть чувствует запахи веществ при меньшем их содержании в воздухе или в воде. За каждый такой белок отвечает особый ген. Если обоняние утрачивает важную роль по сравнению, например, со зрением, то некоторые из этих генов в процессе эволюции портятся. Тогда белок, за который такой ген отвечал, больше не образуется. Чем больше процент «сломанных» генов — тем меньше роль обоняния.

У хорошо изученной рыбки данио работающих генов примерно 150, «сломанных» — около 50; у шпорцевой лягушки 410 генов работают и 480 «сломаны»; у разных птиц всего от 100 до 670 генов, причем не менее половины работают; у мыши около 1100 генов работают и около 300 не работают; у человека примерно 390 генов работают и более 400 (по другим данным, около 700) не работают. Судя по этим данным, даже у птиц обоняние довольно хорошо развито (хотя еще недавно думали, что большинство птиц его лишены).

Интересно, что некоторые белки-рецепторы отвечают за восприятие веществ, растворенных в воде, а другие — за восприятие летучих веществ, переносимых по воздуху. У рыб есть почти исключительно «водные» рецепторы — запахом цветов рыбы не интересуются. У птиц и млекопитающих рецепторы почти исключительно «воздушные». А вот у лягушки есть и те, и другие: возможно, «водные» рецепторы нужны головастикам, а может быть, и некоторые взрослые лягушки могут чуять что-то и под водой, и на суше.

Вообще, способность распознавать присутствие в воде или в воздухе пахучих веществ есть почти у всех организмов — даже у бактерий и растений. Да-да, растения тоже «чуют» некоторые вещества! Например, растение, погрызенное травоядными, выделяет в воздух этилен, и для соседних растений он служит сигналом тревоги — они начинают усиленно вырабатывать ядовитые вещества для защиты от поедания.

Единственная изученная группа животных, у которых нет (или почти нет) обоняния — это зубатые киты (дельфины, касатки и кашалоты). У них нет ни обонятельных луковиц, ни обонятельных нервов. И большинство их обонятельных рецепторов (около 80 %) не работают. Это и неудивительно — ведь их предки жили на суше и утратили «водные» рецепторы. А когда киты полностью приспособились к жизни в воде, «воздушные» запахи их перестали интересовать, как и рыб.