Эволюция наших чувств: зрение и обоняние
Исследование эволюции специальных чувств человека — зрения, обоняния, слуха и вкуса — даёт уникальную перспективу для понимания нашего развития. Однако знания остаются фрагментарными. Например, мы удивительно мало знаем об эволюции слуха с момента разделения с предком шимпанзе около 8 миллионов лет назад. В то же время, изучение эволюции зрения и обоняния, включая новые методы работы с древней ДНК, обещает ответить на вопросы об уникальности нашего вида.
Человек — очень зрительное млекопитающее
Мы живём в мире, где доминируют изображения и цвет. Зрение во многом определяет наше восприятие окружающей среды и играет ключевую роль в социальной жизни.
Для приматов зрение — главное чувство. Наши древние предки эволюционировали для жизни на деревьях. Необходимость безопасно оценивать расстояния в кронах деревьев привела к интенсивному естественному отбору.
Результаты этой эволюции:
- Стереоскопическое (3D) зрение — благодаря глазницам, направленным вперёд, и перекрывающимся полям зрения.
- Трёхцветное (трихроматическое) зрение — позволяет различать до 10 миллионов цветов. Его эволюция, вероятно, связана с необходимостью находить фрукты на фоне листвы.
- Крупные глаза (относительно размера тела) — наследие, возможно, ночного образа жизни ранних приматов.
Особенности человеческого глаза:
У людей склера (белковая оболочка глаза) непигментирована и белая, в отличие от пигментированной (коричневой) у других приматов. Белая склера усиливает невербальную коммуникацию, особенно при зрительном контакте, и может играть роль в половом отборе.
Сравнение с неандертальцами:
Исходя из объёма глазниц и затылочной доли мозга, зрительная система неандертальцев была, вероятно, развита лучше, чем у современных людей. Причины этого неизвестны — возможно, это помогало в условиях слабого освещения, на заснеженных ландшафтах или на охоте.
Исследования древней ДНК пока мало что рассказали об эволюции зрения. С момента первой расшифровки генома неандертальца в 2010 году было идентифицировано лишь несколько соответствующих генов.
Недооценённое чувство: обоняние
Для большинства млекопитающих обоняние доминирует так же, как зрение у человека. Мыши имеют около 1000 типов обонятельных рецепторов, а у людей их только около 350.
Генетический след обоняния:
- Гены обонятельных рецепторов — крупнейшее семейство генов в геноме млекопитающих.
- В человеческом геноме около 900 генов и псевдогенов, связанных с восприятием запахов (у мыши — около 1400).
- Ключевое отличие: около 60% этих генов у человека являются псевдогенами (утратившими функцию). У других человекообразных обезьян этот показатель — ~30%, у мышей и собак — ~20%.
Чарльз Дарвин считал обоняние человека рудиментарным признаком. Хотя это явное преувеличение, масштабная утрата функциональных генов указывает на существенные различия между нашим обонянием и обонянием других млекопитающих.
Тем не менее, обоняние человека играет важную роль в иммунной системе, социальной коммуникации, выборе партнёра, определении эмоционального стресса у других и, конечно, в процессе еды.
Обоняние неандертальцев и денисовцев
Данные по ископаемым останкам позволяют предположить, что у людей обоняние было развито лучше, чем у неандертальцев (противоположная ситуация по сравнению со зрением).
Исследования древней ДНК открыли возможность прямого сравнения генов обоняния:
- Исследование Грэма Хьюза (2022) показало, что 10 функциональных генов обоняния у человека были неактивны (псевдогенами) у неандертальцев, и 8 — у денисовцев. Это указывает на тонкие, но экологически важные различия.
- Исследование Кары Гувер было сосредоточено на гене
OR7D4, который связан со способностью улавливать запах
андростенона (содержится в поте и моче, а также
вырабатывается свиньями и кабанами).
- ~50% современных взрослых не чувствуют андростенон.
- ~35% чувствуют его в концентрации 200 частей на триллион в воздухе и находят запах неприятным.
- Версия гена у неандертальцев была похожа на человеческую, а у денисовцев отличалась по коду ДНК, но, вероятно, функционировала сходным образом.
Способность неандертальцев и денисовцев чувствовать андростенон может пролить свет на их диету и, возможно, даже на некоторые аспекты полового поведения (поскольку андростенон кабана продаётся как афродизиак для людей).
Перспективы исследований ДНК
Изучение ископаемых останков даёт ограниченную информацию об анатомии и функции органов чувств. Однако наличие огромного массива генов обоняния для изучения в геномах современных людей, наших вымерших родственников и приматов обещает ещё много открытий о нашей удивительной сенсорной эволюции.