Учёные научили мышей говорить по-человечески — и узнали о себе много нового

Учёные из Рокфеллеровского университета внедрили в ДНК мышей человеческий вариант гена, связанного с речью, и получили неожиданные результаты. Хотя животные не начали говорить, их ультразвуковые сигналы заметно изменились — открыв новые вопросы о происхождении человеческого языка и эволюции коммуникации. Об этом сообщает Nedd. cz.

Эксперимент, изменивший звучание природы

Исследовательская группа под руководством Роберта Б. Дарнелла применила технологию CRISPR-Cas9, чтобы заменить у лабораторных мышей их собственный вариант гена NOVA1 на человеческий. Этот ген контролирует активность множества других генов, отвечающих за развитие нервной системы, и, как предполагают учёные, может быть связан с речевыми функциями.

У человека вариант NOVA1 отличается всего одной аминокислотой: изолейцин заменён на валин в позиции 197. Несмотря на малость изменения, именно оно, по мнению исследователей, могло сыграть роль в способности Homo sapiens развить сложные формы звукового общения. Похожие эволюционные механизмы обсуждаются и при анализе древнейших ферментов, помогавших зарождению жизни.

"Мы обнаружили, что человеческий вариант NOVA1 влияет на связывание РНК в генах, связанных с вокализацией, что указывает на его роль в формировании звуковых паттернов", — объяснила первый автор исследования Йоко Тадзима.

Мыши "поют” по-новому

После внедрения человеческого NOVA1 учёные зафиксировали, что звуки молодых мышей стали выше по частоте и отличались по структуре от сигналов обычных особей. Взрослые самцы с изменённым геном демонстрировали более разнообразную вокализацию при взаимодействии с самками.

Ультразвуковая речь мышей обычно состоит из четырёх типов сигналов, которые исследователи условно называют "буквами” S, D, U и M. У генетически модифицированных особей эти "буквы” сместились — изменились ритм, последовательность и частотные характеристики. Это говорит о том, что даже один человеческий ген способен менять нейронные механизмы коммуникации у млекопитающих.

"Речь идёт не о формировании языка, а о влиянии на основу звукового выражения — о том, как мозг кодирует и преобразует сигналы", — уточняют учёные из Рокфеллеровского университета.

Маленькое изменение с большими последствиями

Интересно, что у неандертальцев и денисовцев не было этой человеческой версии NOVA1. Она появилась в геноме наших предков примерно 100-200 тысяч лет назад и могла сыграть роль в развитии способности людей к сложному речевому взаимодействию.

Хотя у модифицированных мышей не наблюдалось изменений в строении мозга или моторике, различия на молекулярном уровне были очевидны. Это подтверждает идею о том, что язык может зависеть не только от структуры мозга, но и от тончайших генетических особенностей — как это показано и в исследованиях, раскрывающих древние биологические взаимосвязи.

Учёные считают, что результаты эксперимента могут помочь в понимании природы речевых нарушений у людей. Известно, что мутации в NOVA1 связаны с затруднениями речи и координации движений, поэтому дальнейшие исследования могут пролить свет на причины подобных состояний.

Окно в эволюцию речи

Этот эксперимент стал первым прямым доказательством того, что человеческий вариант "языкового гена” способен изменять звуковое поведение других видов. Он не превращает животных в говорящих существ, но показывает, насколько глубоко язык укоренён в биологии.

С точки зрения эволюции одно-единственное изменение аминокислоты могло дать нашим предкам решающее преимущество — способность общаться, обучаться и развивать культуру. Так генетика помогает нам понять не только происхождение речи, но и то, что делает нас людьми.