Давшую нам дар речи мутацию нашли у мышей
Ночами теплые леса Центральной и Южной Америки оглашают характерные трели поющей мыши Алстона — маленького грызуна с коротким хвостом, известного своей вежливой манерой общения. Эти крошечные создания исполняют друг для друга уникальные щебечущие песни продолжительностью до 16 секунд. Мыши издают звуки, похожие на стрекот цикад, а самое интересное — никогда не перебивают собеседника.
Ученые давно задавались вопросом: что позволяет этим зверькам вести такие поразительно сложные беседы, с учетом довольно скромного мозга? Оказалось, наш мозг в этом смысле не так уж сильно отличается.
У мышей Алстона обнаружена мутация, которая, как полагают, наделила нас даром речи. Она существенно расширила нейронные связи мышек, что привело к заметному усложнению их вокализации.
Изучая мозг поющих мышей Алстона и их не поющих (но близкородственных) лабораторных собратьев, исследователи смогли определить эволюционные различия, о чем рассказали на страницах Nature. Теперь они задаются вопросом: можно ли такими же методами выяснить неврологическую основу и для других видов поведения животных?
Мышиные разговоры
В 2019 году нейробиолог Аркаруп Банерджи из лаборатории Колд-Спринг-Харбор и его коллеги обнаружили, что перекличка серенад поющих мышей Алстона поразительно напоминает наши разговоры. Тогда он не мог найти этому объяснения. Банерджи сравнил мозг поющих мышей и не поющих лабораторных — они казались более или менее одинаковыми.
Когда-то считалось, что сложное поведение — например, использование орудий или общение между собой — требует специализированных нейронных цепей. Банерджи попытался найти такое специализированное «железо» в мозге поющих мышей — и ничего не нашел.
«Не похоже, чтобы различия были столь уж велики», — вспоминает он.
Это побудило ученых заняться поисками биологических основ вокального мастерства мышей. Исследователи применили метод MAPseq — множественный анализ проекций с помощью секвенирования. Он позволяет картировать тысячи отдельных нейронов, заражая их вирусом, который доставляет в каждую клетку уникальные РНК-штрихкоды. По этим штрихкодам можно построить подробную карту связей каждого нейрона.
Сложные связи
Анализ нейронных связей десятков мышей обоих видов показал, что у поющих примерно в три раза больше нейронов, передающих сигналы от моторной коры к двум конкретным нижележащим областям мозга. Хотя на первый взгляд разница кажется огромной, ученые считают ее «скорее относительно тонким изменением в проводке мозга», подчеркивает профессор Энтони Задор из лаборатории Колд-Спринг-Харбор, соавтор работы.
По его словам, то, что столь незначительные нейронные изменения так усложнили вокуализацию, «ставит интересные вопросы о том, насколько серьезная перестройка потребовалась для эволюции человеческого языка».
Помимо того, что это исследование бросает вызов представлениям об эволюции самой, наверное, выдающейся нашей способности, его результаты могут помочь больше узнать о неврологической основе многих видов поведения животных.
«Эта работа затрагивает важный вопрос, на который нейробиология пока не дала ответа: почему одни животные обладают исключительными способностями, которых нет у других?» — полагает нейробиолог Дэвид Шнайдер из Нью-Йоркского университета.
Дарвин был прав
До сих пор MAPseq никогда не применяли для сравнения мозга двух близкородственных видов с кардинально разным поведением. Ученые уверены, что их успех открыл целый мир научных возможностей.
Когда исследование подходило к концу, Банерджи признался, что не мог выбросить из головы цитату из книги Чарльза Дарвина «Происхождение человека» (1871): «Разница в уме между человеком и высшими животными, как бы она ни была велика — безусловно, количественная, а не качественная».
«Все больше свидетельств, что в этой мысли большая доля истины», — замечает исследователь.
Как показали его эксперименты, даже крошечные изменения в мозге могут иметь глубокие последствия для поведения. И если не забывать об этом, «внезапно развитие таких вещей, как язык у людей, уже не кажется таким загадочным», заключил он.
